2022-04-17 13:34
盛银莹
广东腐蚀科学与技术创新研究院
对于常常下厨房的你,一定知道铁锅爆炒,人间美味的道理,一口好铁锅对于一桌好菜来说实在是太重要了。而且相比不粘锅,铁锅还有个优势,就是能补铁。铁锅虽好,但是特别容易生锈,生了锈的铁锅就如同久病缠身,虽然后期可以除锈,但是也属于回天乏术了,最后腐蚀穿孔,这口锅的寿命也就到头了。
图1. 吃铁锅炒的菜,真香
铁锅为什么会生锈呢?其实,这属于典型的电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,铁锈就是铁腐蚀得到的腐蚀产物。我们用的铁锅一般是熟铁锅(熟铁即生铁脱碳所得),铁和内部少量的碳在潮湿的空气当中或者水下,构成了原电池,经过一系列的电极反应和氧化还原反应(反应式如下所示),能够形成三氧化二铁的结晶水合物(Fe2O3·xH2O),就是铁锈的主要成分。三氧化二铁是离子型晶体,结构松散(如图2所示),易透入氧气和水蒸气,它不能保证内部的铁不被继续氧化,同时三氧化二铁作为原电池的正极,进一步加速铁锅生锈。
负极(Fe):2Fe-4e→2Fe2+ ①
正极(C):2H2O+4e+O2→4OH- ②
后续反应:Fe2++2OH-→Fe(OH)2 ③
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3 ④
2Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O ⑤
图2. 常见铁的氧化物:三氧化二铁和四氧化三铁
从铁锅生锈的原理我们可以发现,氧气和水是腐蚀发生的必要条件,生活中我们也可以发现干燥环境中的铁锅不易生锈。这为对铁锅进行防腐蚀和钝化处理提供了理论依据,没有进行防锈钝化过程的铁锅是不能使用的,所以新买回来的锅,千万不要心急直接拿来炒菜!要想炒菜真香,不沾锅,用的久还能传家,有一个必不可少的步骤,那就是老祖宗传下来的“猪油开锅“。现代商家为了防锈,通过各种涂层,渗氮处理来形成钝化层,以隔绝空气中的氧气和水分,但是,先不论大大增加了控制腐蚀的成本,而“开锅”这一步有益无害,对后面铁锅的保养起到非常重要的基础作用,可以说是防止铁锅生锈的最经济、最低碳、最环保的腐蚀控制手段了。
图3展示了“开锅”的一般步骤,主要包括清洗→烤蓝→再次清洗→养油润锅→重复前两步,其中涉及不少腐蚀防护原理,个中缘由,且听我慢慢分解。
图3. 开锅的一般步骤
所谓烤蓝处理就是在将锅清洗干净后,用大火烤至均匀变成蓝黑色。发生颜色的变化是因为在没有水分的高温处理下,生成了四氧化三铁薄膜。如图2所示,四氧化三铁的分子结构和晶体具有对称性,是整齐的立方体结构。稳定性比较好,硬度比较高,不溶于水,有一定的基础防锈能力。形成氧化膜后,可以保护内部的铁合金,可以增加铁锅的抗腐蚀性,又很美观,具有光泽。
养油润锅是“开锅”最重要的一步,用热油均匀润遍锅身的每一部位,就能得到所谓的“油膜”,厚度只有十几微米,十分光亮,可别小看这薄薄一层油膜,这可不是油污、油渍。油膜的形成是因为高温下油中动物脂肪被破坏,油脂分子断开后,形成了酯类化合物和脂肪酸。酯类化合物不溶于水,就是锅表面的那层“油膜“,起到了隔绝空气中水的作用,提高了铁锅耐吸氧腐蚀的能力,进而起到增加防锈性能的效果。此外,脂肪酸有助于四氧化三铁的形成,进一步增加铁锅的抗腐蚀性。
除了防锈之外,这一层油膜还能起到“防粘”的作用。这是因为,形成油膜的过程包括油脂交联固化,甚至是碳化。而油脂交联固化碳化后,分子状态被改变,会变为一种鳞片状的结构。这种鳞片状的结构,还是一种储油结构,在加热时会释放少量的油脂,油脂在加热到200°C左右时,流动性会变好,拥有了类似于涂层一样的低能表面特性,大大的提高了不粘性。同时油脂可封闭铁锅表面的微小孔隙,避免食材中的蛋白质、淀粉等物质进入孔隙被加热变性而附着在铁锅上,附着了就粘锅,不附着就不粘锅了。
从腐蚀防护的角度来说,“猪油开锅”就利用是猪油接触热锅形成的酯类化合物和脂肪酸,可以使锅壁形成一层稳定的氧化膜和油膜,来阻隔空气中的水分和氧气,阻止吸氧腐蚀的发生,进而起到防止铁锅生锈和做菜粘锅的作用。