铝合金因为质轻导热快,易加工成型,是现有世界上使用量最大的炊具材料。各类不粘锅绝大部分也是采用铝合金作为基材。
铝合金锅具的加工成型方式,主要分为两大类,变形铝合金板材压制(拉深、旋压等)成型,铸造铝合金铸造(压铸、浇铸)成型。最常见的用于拉深的铝合金是铝锰系(3XXX)合金,3003或者3103A都是常见类型。铸造类的合金中,用于压铸的最常见是含硅量10-13%的ZL102合金;用于浇铸的一般没有特定牌号,一般是硅元素低于5%。
拉深成型最为常见,成本最低。其使用的铝锰合金耐腐蚀性能较好,在中性条件下比较稳定。
铸造成型可以实现各种异形锅具,最关键的是很容易实现食用油不会单偏的平底锅。铸造合金,因为其高硅含量,耐腐蚀性是要弱于铝板拉深的锅具,裸露的话很容易出白锈。
对于铝锅最为被消费者关心的是,其长期使用其铝元素的迁移会否与阿尔茨海默病(老年痴呆症)相关。现在各家机构对铝元素与阿尔茨海默病的相关,美国FDA和世界卫生组织(WHO)都认为没有证据相关,该怎么用就怎么用。欧洲那边模棱两可,不认为相关,但也对铝合金炊具制定相关的铝迁移标准。
中国的GB4806.9-2016,还没有制定相关的铝元素迁移标准,但又说了一句话,未覆盖有机涂层的铝合金,铜合金,金属镀层,铁基材料,低碳钢,不得接触酸性食物。
GB4806.9又有新的意见征求稿,将来可能替换现有的2016版。对于铝合金炊具的铝元素迁移,覆盖有有机涂层的铝合金炊具采用酸性模拟物4%乙酸,上限是1ppm;没有涂层的铝合金锅具是采用自来水模拟液,上限是5ppm。皆大欢喜的方案。
欧洲标准是酸性模拟物0.5%柠檬酸,1ppm。美国标准,不需要测试铝元素迁移量。所以欧洲市场全部是铝涂层锅,美国市场铝合金本色抛光的产品都有得卖。
因为各国自来水都是采用硫酸铝作为絮凝剂,实际上自来水都含有一定的铝离子,0.2ppm左右。用铝锅煮水的话,这个数值会提高到0.4ppm左右。国标上限5ppm,主要是考虑铸铝这种材质,因为铸铝在中性条件下的耐腐蚀性远低于3003铝合金。另外铸铝类锅具杂质含量很高,裸铝情况最好不要使用。
其实铝合金正常煮水条件下,铝离子迁移水平非常低,在0.2ppm左右。
酸性迁移,无论模拟物是4%乙酸或者0.5%柠檬酸,3003的迁移数值也不是很高,一般10ppm左右。虽然数值比中性条件高了几十倍,但实际上那么酸的食物,你也不可能一口就闷下去不是。
题外话一下,虽然大部分食物铝元素含量都很低,但也有几个异类。小麦面粉这种主食,铝含量在10-20ppm,吃点馒头面包的就远超铝锅的迁移量。最高的是茶叶,干茶叶的铝含量一般是500-2000ppm,一天10克茶叶的话,比铝锅酸性模拟物出来的量高多了。
所以对铝含量或铝迁移量标准,相关部门都要向相关企业征求意见,谁叫这些企业很多得罪不起,只能小心伺候。但有一个行业,就是小摊贩的油条里面添加明矾,不允许。治不了那些有钱的大爷,难道还治不了你。
1、裸铝锅
铝锅中以本色面目出现的裸铝锅有,但比较少见。这类铝锅的材料一般是3系合金,以前也有纯铝(1系),纯铝的强度差。至于铸铝,罕见。表面处理方式一般是抛光,砂光,洗白之类。
裸铝锅还有个特点,因为铝直接接触食材,很容易变黑,煮个自来水也就黑了。原理一般认为是铝合金把某些矿物质还原了,例如铁。这也是铝发生迁移的原因。迁移量大致按上面所述。
铝是两性金属,在碱溶液中也会发生腐蚀。食物中具有碱性的非常之少,最多也就是煮粽子时候加点纯碱,腐蚀不大。各国标准没有对铝合金做碱性模拟物迁移。但随着洗碗机开始进入各国家庭,洗碗机洗涤剂具有很强的碱性,裸铝锅不适用与洗碗机洗涤,涂层锅有裸铝部位也不行。
2、涂层铝锅
铝锅现在量最大的是各类不粘锅(有机涂层),内表面都是不粘涂层,以聚四氟乙烯为主,也有少量是聚硅氧烷的陶瓷涂层。外表面有搪瓷、高温漆、不粘涂层,硬质阳极氧化,本色(裸铝)等。
内表面不粘涂层已有论述,不在这里啰嗦。其和裸铝锅相比在酸性模拟物下的铝迁移大大下降,1ppm以下。但弊端是有机涂层本身自带毒物,虽然量很小,但也经常超出限量。这里面的物质有,多环芳烃(PAHs)、初级芳香胺(PAA)、双酚A(BPA)。
外表面选择不粘涂料的有,增加外表面的易洁性。但缺点更明显,聚四氟乙烯在内表面不容易超过250℃,分解轻微。但外表面接触火焰的话,温度很高,会产生很多有害物质,全氟异丁烯、多环芳烃等等。
外表面是高温漆的铝锅,缺点是明火加热时,涂料容易软化。接触火焰部位也是容易产生多环芳烃。另外很多高温漆用到环氧树脂,有释放双酚A的风险。不粘锅迁移测试时出现双酚A,和其有很大的相关性。
3、阳极氧化铝锅
铝合金另外一大类是阳极氧化类,其表面经过阳极氧化处理。常见的阳极氧化处理有草酸氧化(自然发色)、硫酸阳极氧化(仿瓷)、硬质阳极氧化等。
阳极氧化后的铝合金在中性条件下的稳定性远远高于裸铝,通常的中性盐雾试验(NS)测试时,192小时都不易出现白锈(氧化铝水合物),通常的裸铝8小时就有严重白锈。
但是酸性条件下,特别是有机酸(迁移的酸性模拟物是醋酸,柠檬酸),氧化膜的腐蚀速度是快于裸铝的,以中国标准的4%醋酸煮沸0.5小时然后浸泡24小时的测试方法来说,裸铝的数值一般是8-10ppm,阳极氧化膜会超过50ppm。所以阳极氧化膜类的铝合金炊具,最好不要用来烹饪酸性食物,这类酸性食物一般pH值<3,例如食醋,纯柠檬汁。但是一些弱酸性食材是没有问题的,铝合金阳极氧化膜在pH>4的条件下还是很稳定的。。
现在阳极氧化类已经较少在市面见到,但最常见的是压力锅类产品。压力锅因为安全要求,对锅体材料是有强度要求的。通常的不粘涂层,其生产工艺中需要经过400℃以上温度烧结,达到铝合金退火温度,造成压力锅破坏压力不达标。国内的压力锅一般会进行阳极氧化,而国外的压力锅直接用裸铝。
常规的阳极氧化膜质软,容易被金属铲和钢丝球破坏。这里着重介绍一下硬质阳极氧化,按GBT19822-2005铝合金硬质合金阳极氧化膜规范规定的是厚且硬的阳极氧化膜,厚度超过25微米,显微硬度超过400HV。正常使用不会被金属铲和钢丝球损坏,不但适用于压力锅,还适用于铝合金炒锅。另外其用于不粘涂料的底层,可以大大提高不粘涂层的使用寿命。
4、铸铝类
现在市场上有少量铸铝锅,铝合金铸造对流动性有要求,而常见铸造铝合金中铝硅系铸造合金流动性最好,所以炊具行业的铸造铝合金基本上都是铝硅系,硅含量以3-13%不等。
铸造的方法有压铸和浇铸。
压铸可以实现较薄的锅体,快速的生产,是采用量最多的工艺。其通常采用的是高硅铸铝,硅含量10-13%。这类铝锅后续都是做成涂层锅。
浇铸出来的铝锅较为笨重,生产速度慢,但其可以使用低硅铸铝,硅含量一般在3-5%。低硅铸铝的好处是可以使用硬质阳极氧化这个技术,浇铸铝锅最常用这个技术生产炒锅。
对于铸造铝锅,着重介绍一下其的安全性,特别是涂层类压铸锅。压铸会采用高硅铸铝,其铝合金在中性条件下的稳定性远远低于通常的变形铝合金。而且其选材的时候,对杂质元素要求也宽松。所以其裸铝状态的食品接触风险是比较大的,如果发生涂层脱落,尽量不要继续使用。