ما هي مادة الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة في صناعة الكوب الحراري؟

تُعدّ سلامة الغذاء موضوعًا مثيرًا للقلق دائمًا، كما أن المعلومات الوفيرة المتوفرة على الإنترنت تتيح للمستهلكين فرصة التعلّم بأنفسهم. يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ مادة شائعة الاستخدام في عدد كبير من معدات ملامسة الطعام، بما في ذلك أكواب حراريةحرصًا على صحتهم وصحة عائلاتهم، يبحث العديد من الأصدقاء على الإنترنت عن معلومات متخصصة حول الفولاذ المقاوم للصدأ. إلا أن تركيب الفولاذ المقاوم للصدأ معقد، ونظام ترقيمه معقد أيضًا، ما قد يُسبب بعض الارتباك عند البحث عن المعلومات بشكل فردي. لذا، سأتحدث هنا، استنادًا إلى معلوماتي المحدودة وبعض المراجع والمعايير الوطنية، بإيجاز عن مادة الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة في صناعة أوعية الطعام، مثل الأكواب الحرارية، لتكون مرجعًا لكم. وإذا كانت لديكم أي ملاحظات أو استفسارات، فأرجو منكم طرحها ومناقشتها.

ما الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316؟ مقدمة لنظام ترقيم الفولاذ المقاوم للصدأ

يُعدّ الرقمان 304 و316 من الأرقام الشائعة عند الحديث عن الفولاذ المقاوم للصدأ. ويُعتبر استخدام ثلاثة أرقام لتحديد درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة ممارسةً مُتبعةً لدى الجمعية الأمريكية للحديد والصلب. فعلى سبيل المثال، يُعرَّف الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بالرقمين 200 و300، بينما يُعرَّف الفولاذ الفريتي والمارتنسيتي المقاوم للصدأ بالرقم 400. أما في المعيار الوطني لبلدي، فيُشار إلى الفولاذ المقاوم للصدأ برقم يُحدد تركيبه العنصري، مثل 06Cr19Ni10. وعلى الرغم من أن طريقة الترميز في بلدي تُشير بوضوح إلى التركيب العنصري للفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أن الأرقام المكونة من ثلاثة أرقام أسهل في التذكر، ولذا فإن طريقة الترميز الأمريكية المكونة من ثلاثة أرقام هي الأكثر شيوعًا في السوق.

في هذه المرحلة، تظهر المصطلحات المتخصصة مثل الأوستنيت والمارتنسيت والفريت مجددًا. تُستخدم هذه المصطلحات بكثرة في الدعاية التجارية، في محاولةٍ لإضفاء طابعٍ متطور على منتجاتها وتضليل المستهلكين. في الواقع، الأوستنيت والمارتنسيت بنيتان بلوريتان مختلفتان للفولاذ. يجب أن تكون البنيتان البلوريتان المختلفتان مستقرتين في درجة حرارة الغرفة، وبالتالي تختلف تركيباتهما. الأوستنيت والمارتنسيت اسمان لعلماء المواد الذين اكتشفوا هاتين البنيتين البلوريتين. يُعتقد عمومًا أن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يتمتع بمتانة ومقاومة للتآكل أفضل نسبيًا، بينما يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي بصلابة أفضل. مع ذلك، فإن مقاومة التآكل مفهوم عام، إذ تختلف مقاومة الفولاذ للتآكل باختلاف البيئات، ولا يمكن تعميمها. لكن أود التأكيد على أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316 هما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. إن التأكيد على "الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304" تكرار غير ضروري، تمامًا مثل "حليب الأبقار". لا يوجد معنى آخر سوى إثارة دهشة المستهلكين بمصطلحات احترافية.

بعد أن استعرضنا هذه المعلومات المتخصصة حول أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، دعونا نعود إلى موضوع المقال، وهو استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة الأغذية. لنلقِ نظرة أولًا على المعايير الوطنية. وضعت بلادي المعيار الوطني GB 9684-1988 "المعايير الصحية لأدوات المائدة والحاويات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ" في عام 1988، ثم عدّلته إلى المعيار الوطني GB 9684-2011 "المعيار الوطني لسلامة الأغذية: منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ" في عام 2011، ثم عدّلته لاحقًا إلى المعيار الوطني GB 4806.9-2016 "المعيار الوطني لسلامة الأغذية: المواد والمنتجات المعدنية الملامسة للأغذية" في عام 2016.

ينص المعيار الوطني الحالي لسلامة الأغذية GB 4806.9-2016، "المواد والمنتجات المعدنية الملامسة للأغذية"، بوضوح على ما يلي: "يجب أن تُصنع الأجزاء الرئيسية من أواني الطعام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأدوات ومعدات إنتاج وتشغيل الأغذية، من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفريتي، أو الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، أو غيرها من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ؛ كما يمكن أن تُصنع الأجزاء الرئيسية من أواني الطعام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأدوات الحفر والطحن لآلات ومعدات إنتاج الأغذية، من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي." يتضح من ذلك أنه لا ينبغي استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي إلا في بعض الأجزاء التي تتطلب صلابة إضافية. وقد وضع المعيار أحكامًا واضحة بشأن مؤشرات هجرة مواد الفولاذ المقاوم للصدأ (أي ترسب العناصر المعدنية الثقيلة)، مما يضمن سلامة أواني الطعام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك، لا يُحدد المعيار نماذج محددة من الفولاذ المقاوم للصدأ الملامس للأغذية، وهو أمر ينبغي مراعاته بشكل أكبر لتشجيع البحث والتطوير لمنتجات جديدة من الفولاذ المقاوم للصدأ وتحسين الأداء. ففي نهاية المطاف، من الأجدى علميًا تحديد أداء المادة، بدلًا من تركيبها.

بالعودة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316، نجد أن الفولاذ 316 يحتوي على نسبة إضافية من الموليبدينوم مقارنةً بالفولاذ 304. ويُعتقد عمومًا أن الفولاذ 316 يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل الحمضي والقلوي، إلا أن صلابته أقل نسبيًا وسعره أعلى. مع ذلك، يتضح تفوق الفولاذ 316 في مقاومة التآكل مقارنةً بالفولاذ 304 في الظروف القاسية. لذا، يُستخدم الفولاذ 316 غالبًا في بعض الأجهزة الطبية التي تتلامس مع سوائل الجسم، أو في المنتجات الصناعية التي تتلامس مع مياه البحر. أما مياه الشرب التي تتلامس معها أكواب الترمس يوميًا فهي ضعيفة التآكل، ويكفي الفولاذ 304 لتلبية هذه المتطلبات، مما يقلل الحاجة إلى الفولاذ 316 عالي الجودة.

هل من الآمن وضع الحليب أو المشروبات في أكواب الترمس؟

يمكننا التأكد من أن استخدام ترمس مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لحفظ الماء لن يسبب أي ضرر للجسم. مع ذلك، في الاستخدام الفعلي، من الممكن أيضًا تخزين مشروبات أخرى مثل الحليب والعصير. فهل هذا آمن؟ استخدم بعض الباحثين حمض الخليك ومحاليل ملحية لمحاكاة بيئة الاستخدام الفعلية، ودرسوا مقاومة التآكل لأنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ [7]. سأناقش هذا العمل بإيجاز.

استكشفت هذه الدراسة في البداية تأثير تراكيز مختلفة من حمض الخليك على هجرة عناصر المعادن الثقيلة في الفولاذ المقاوم للصدأ. تم تحضير محلول متدرج التركيز من حمض الخليك بتراكيز تتراوح بين 0 و8%، ونُقعت فيه منتجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. يُذكر أن تركيز حمض الخليك في الخل العادي أقل من 5%.

من أجل دراسة تأثير وقت النقع، استخدم الباحثون محلول حمض الأسيتيك بنسبة 4٪ عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وقاموا بتمديد وقت النقع إلى 168 ساعة (7 أيام، أسبوع واحد).

بما أنه كوب حافظ للحرارة، فإن السائل المضاف إليه عادةً ليس سائلاً بدرجة حرارة الغرفة. وقد استكشفت هذه الدراسة تأثير درجات الحرارة المختلفة، باستخدام محلول حمض الخليك بنسبة 4% عند درجات حرارة 25 و40 و50 و70 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، وعند 100 درجة مئوية لمدة 3 ساعات.

في الواقع، لا نصادف عادةً سوائل حمضية نقية، بل غالبًا ما نصادف مزيجًا من الحمض والملح، والملح بدوره يُسرّع التآكل. استخدمت هذه الدراسة محلول حمض الخليك بنسبة 4% مع تراكيز مختلفة من الملح (كلوريد الصوديوم) لنقع الفولاذ المقاوم للصدأ عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.

أظهرت الدراسة أنه بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 304، عند غمره في حمض أسيتيك منخفض التركيز، وتركيز منخفض لأيونات الكلوريد، وفي درجة حرارة الغرفة، لم يتجاوز محتوى الرصاص الحد المسموح به. أما عند غمره في حمض أسيتيك عالي التركيز، وتركيز عالٍ لأيونات الكلوريد، وفي درجة حرارة عالية، فقد تجاوزت كمية الرصاص المتسربة الحد المسموح به بشكل كبير. ومع زيادة مدة الغمر، زادت كمية الرصاص المتسربة وتجاوزت الحد المسموح به. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 304، لم تشهد العناصر الأربعة: الكروم، والكادميوم، والنحاس، والزنك، هجرة ملحوظة أو تجاوزًا للحد المسموح به في ظل ظروف الغمر المختلفة ومدته. وتتأثر كمية المنجنيز المترسب من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بشكل كبير بمدة النقع. فمع زيادة مدة النقع، تجاوز محلول حمض الأسيتيك بتركيز 4% الحد المسموح به بعد أسبوع واحد من النقع.

حموضة وملوحة الحليب والعصير أقل بكثير من المحلول المستخدم في التجربة، لذا أعتقد أنه من الآمن استخدام ترمس لحفظ الحليب والعصير في درجة حرارة الغرفة. لن تكون هناك مخاطر واضحة عند حفظهما في درجات حرارة عالية. مع ذلك، فإن التركيب الكيميائي الفعلي للحليب والعصير المتوفرين تجاريًا معقد نسبيًا، مما قد يُنتج تفاعلات كيميائية معقدة ويُسرّع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ. يزداد معدل التفاعل بشكل ملحوظ عند درجات الحرارة العالية، لذا لا يُنصح باستخدام الترمس لحفظ الحليب والعصير لفترات طويلة. والأهم من ذلك، أنه من المستحيل تعقيم الترمس بشكل كامل. عند درجة حرارة تزيد عن 30 درجة مئوية، يكون معدل تكاثر الكائنات الدقيقة سريعًا جدًا. حتى لو لم نأخذ في الاعتبار ترسب العناصر المعدنية الثقيلة في الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن الحليب والعصير عرضة للتلف.

لماذا تظهر بقع الصدأ في أكواب الترمس؟

في الاستخدام الفعلي، لا يزال المستهلكون يلاحظون بقع الصدأ على الجدار الداخلي للترمس. ما السبب في ذلك؟

بدمج البحث المذكور أعلاه والمعرفة الكيميائية الأساسية، يُرجّح أن السبب هو عدم تنظيف أوعية الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة لحفظ مواد ذات حموضة وملوحة معينة تنظيفًا فعالًا. فبعد تبخر الماء، يزداد تركيز الحمض والملح في المنطقة بسرعة. وتحت تأثير الحمض والملح معًا، يتأكسد كوب الفولاذ المقاوم للصدأ ويتآكل، مُنتجًا بقع الصدأ. إضافةً إلى ذلك، إذا كان الكوب الحراري عرضةً للصدأ بشكل خاص، فمن الضروري التأكد من جودة الفولاذ المستخدم. فبعد صدأ الفولاذ، تتأثر البنية المجهرية للسطح بشدة. وحتى لو تم كشط الصدأ بالقوة، فإن مقاومة التآكل ستنخفض بشكل ملحوظ. لذا، يجب التخلص من الأكواب الحرارية الصدئة، ولا يُنصح بمواصلة استخدامها.

ما المشكلة في طبعة قوس قزح على الجدار الداخلي لكوب الترمس؟

عند الاستخدام الفعلي، قد يلاحظ بعض المستهلكين ظهور طبعة قوس قزح على الجدار الداخلي للكوب الحراري. ما السبب؟

بشكل عام، يعود ذلك إلى عدم تنظيفها بعناية بعد الاستخدام، مما يؤدي إلى التصاق البقع العضوية بالجدار الداخلي. عند تسليط الضوء الأبيض على هذه البقع، يحدث انكسار للضوء. يختلف معامل انكسار الضوء باختلاف الألوان، مما ينتج عنه ألوان قوس قزح. قد تُسرّع البقع العضوية من تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ، وقد تُساهم أيضًا في نمو الكائنات الدقيقة. لذا، يجب مسحها فور اكتشافها.

كيفية تنظيف الفولاذ المقاوم للصدأ ترمس فولاذي؟

بما أن الفولاذ المقاوم للصدأ مادة معدنية في نهاية المطاف، فإن مقاومته للتآكل محدودة، لذا يُنصح بتجنب استخدام المنظفات الحمضية أو القلوية القوية أو المؤكسدة القوية (مثل المطهرات) عند تنظيفه. يكفي استخدام منظف معتدل (سائل غسيل الأطباق، إلخ) لتنظيف الترمس وتجفيفه.

أشارت المقالة السابقة مرارًا إلى مشكلة ترسب العناصر المعدنية الثقيلة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولأن بعض الآباء يحرصون بشدة على سلامة غذاء أطفالهم، بل ويصل بهم الأمر إلى حد الهوس، أردتُ أيضًا أن أزيل أي قلق غير ضروري في نهاية المقالة. أشار بعض الباحثين [8] من خلال مراجعة الأدبيات والبحوث التجريبية إلى أن: "الفولاذ المقاوم للصدأ مادة آمنة للاستخدام في ملامسة الطعام. وحتى الآن، لم تُسجّل أي حالات تسرطن، أو تسمم حاد، أو تسمم مزمن، أو سمية تناسلية، وما إلى ذلك؛ والكروم المذاب في الفولاذ المقاوم للصدأ هو كروم ثلاثي التكافؤ، وهو مفيد لجسم الإنسان، ولم تُسجّل أي حالات للكشف عن الكروم سداسي التكافؤ. كمية النيكل المذاب في الفولاذ المقاوم للصدأ أقل من كمية النيكل النقي، ولكن ينبغي على عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين يعانون من حساسية تجاه النيكل تجنب استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ذي نسبة النيكل العالية. المنغنيز عنصر أساسي بكميات ضئيلة لجسم الإنسان، والاحتياج اليومي منه أعلى بكثير من كمية الكروم والنيكل. كمية المنغنيز المذاب في أواني المائدة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي المنغنيز أقل بكثير من كمية المنغنيز التي يوفرها الطعام والشاي والمشروبات."

لذلك، حتى لو اشتريت للأسف منتجات من الفولاذ المقاوم للصدأ لا تفي بالمعايير الوطنية، أو استخدمت أحيانًا منتجات من الفولاذ المقاوم للصدأ الصدئة لأطفالك، فلا داعي للقلق كثيرًا و"فقدان النوم ليلًا".

باختصار، يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ معدنًا آمنًا يُمكن استخدامه مع الطعام. ولا تُشكّل أكواب الترمس المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المُناسب للأغذية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 304، أي خطر على الصحة. يُمكن للفولاذ المقاوم للصدأ 316 عالي الجودة أن يُحسّن مقاومة الترمس للتآكل، ولكن يبقى مدى فائدته العملية محلّ نقاش. ومع ذلك، يبقى الحذر ضروريًا عند استخدام الترمس لتخزين المشروبات الساخنة، كالحليب والعصير، لفترات طويلة.

بعد تخزين المشروبات ذات المكونات المعقدة في الترمس، يجب تنظيفه في الوقت المناسب؛ وينبغي استخدام منظف معتدل عند التنظيف.