Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

INFLUENCE STEELS CHEMICAL COMPOSITION ON DINNER-SETS QUALITY AND PROTEIN ORGANISMS VITAL FUNCTIONS

Akhmetzakirova K.M. 1 Morozova E.A. 1 Muratov V.S. 1
1 Samara State Technical University
С целью выявления качества проведена товароведная экспертиза столовых приборов. В итоге был проведен комплекс испытаний для определения качественных характеристик изделий. Изучено также влияние металлов, которые используются при изготовлении столовых приборов, на жизнедеятельность белковых организмов. Человек потребляет с пищей определённое количество различных веществ, в том числе макро- и микроэлементов. Но важно, чтобы это количество потреблялось в пределах нормы, ведь излишнее присутствие того или иного соединения или ионов металлов может оказывать на организм токсическое действие. Поэтому было необходимо исследовать влияние ионов металлов, которые мигрируют с поверхности столовых приборов, на белковые организмы (дрожжи). Определялся химический состав стали, вычислялось процентное содержание металлов в ней и проводилось испытание методом всплывания шарика из теста, с добавкой вычисленного количества соединений металлов.
Commodity examination dinner-sets carried out to determine their quality. As a result, a system of tests to determine the quality characteristics of the products. Study the effect of metals that are used in the manufacture of dinner-sets to protein organisms vital function. Man consume a certain amount of various food substances, including macro- and microelements. But it is important that this amount was consumed in the normal range, because the excessive presence of a compound, or metall ions can have a toxic effect on the body. It was therefore necessary to investigate the influence of metal ions that are migrated from the surface of the dinner-sets to protein organisms (yeast). Determine the chemical composition steel, calculated the percentage of metal in it and did a test by floating ball of dough, adding the calculated amount of metal compounds.
steels chemical composition
dinner-sets
quality expertise
protein organisms

Для нормального функционирования организма человека необходимо потребление требуемого количество макроэлементов (содержание которых в живых организмах составляет более 0,01 %) и микроэлементов (их содержание менее 0,001 %). Металлы играют здесь важную роль. Как их недостаток, так и избыток в организме человека может оказывать отрицательное влияние на него [1]. Поэтому важно иметь сведения о химическом составе материалов столовых приборов и их качестве, так как некоторое количество металла может мигрировать с поверхности приборов и попадать с пищей в организм. Металлические столовые приборы изготавливаются из разных металлов и сплавов ( стали, титан, алюминиевые и медные сплавы, серебро) и для каждой группы разработаны технологические приемы, позволяющие улучшать потребительские свойства и эксплуатационные характеристики изделий [2–7].

Цель настоящей работы заключалась в оценке качества столовых приборов из коррозионностойких сталей и возможного влияния входящих в их химический состав металлов на организм человека, которое оценивалось по воздействию на сухие дрожжи, в которых (аналогично человеческому организму) содержатся белки.

Материалы и методы исследований

В работе проведена экспертиза качества 10 столовых приборов и принадлежностей ( производства Китая, России, Великобритании, Италии, Испании и Португалии и, как заявлено производителем, изготовленные из коррозионностойкой стали), включающая визуальную оценку поверхности, испытания на тепло- и влагостойкость, оценку прочности узла крепления, испытания на изгиб, испытания на коррозионную стойкость (в 3 %-м растворе поваренной соли и 3 %-м растворе уксусной кислоты по ГОСТ 51687-2000. Приборы столовые и принадлежности кухонные из коррозионностойкой стали. Общие технические условия), оценку магнитных свойств, пробу на искру, спектральный энергодисперсионный рентгеновский анализ.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ маркировки на изделиях выявил следующие известные обозначения: «НЕРЖ», «Stainless steel», «inox», 18/10, 18/0. Первые три варианта вообще не раскрывают химический состав используемой стали и зачастую вводят потребителя в заблуждение. Проведенный анализ на коррозионную стойкость показал: в растворе поваренной соли не выдержал испытание один образец с маркировкой «НЕРЖ», а в растворе уксусной кислоты уже не выдержали испытания четыре образца с маркировкой «НЕРЖ» и «Stainless steel». По результатам исследования выявлено, что наилучшими характеристиками коррозионной стойкости обладает образец с маркировкой 18/10 (18 % Cr и 10 % Ni). Этот образец не обладает магнитными свойствами, что подтверждает его принадлежность к сталям аустенитного класса. Проба на искру показала, что разное содержание железа, углерода и легирующих элементов в столовом приборе влияет на формирующийся искровой поток. При наличии никеля он длинный и ярко-жёлтого цвета, что характерно для образца с маркировкой 18/10.

Качественный химический состав образцов определялся с помощью спектрального энергодисперсионного рентгеновского анализа. Образец с маркировкой 18/10 действительно содержал в своём составе железо, никель и хром, что видно по пикам длин волн, изображённых на спектрограмме (рис. 1).

ahmet1a.tif ahmet1b.tif

Рис. 1. Спектральный рентгеновский энергодисперсионный анализ образца с маркировкой 18/10

В то же время, в образце с маркировкой «НЕРЖ» (рис. 2) при съемке поверхности выявлено наличие железа и хрома; при съемке же сердцевины образца хром отсутствует. Это указывает на то, что столовый прибор изготовлен из углеродистой стали с нанесенным на поверхность покрытием. Причем покрытие не обеспечивает должную коррозионную стойкость материала.

ahmet2a.tif ahmet2b.tif

а  б

Рис. 2. Спектральный рентгеновский энергодисперсионный анализ поверхности (а) и сердцевины (б) образца с маркировкой «НЕРЖ»

Влияние металлов на жизнедеятельность белковых организмов, содержащихся в сушёных дрожжах, определяли методом всплывания шарика из теста по ГОСТ 171-81. Дрожжи хлебопекарные прессованные. Технические условия.

На основе расчетов в процентном соотношении содержания Fe, Cr и Ni в стали марки 18/10 (сталь 12Х18Н10) в шарики из теста вводили соли указанных металлов, а именно 5 г FeSO4·7H2O, 1,25 г CrCl3 и и 0,07 г NiSO4. Подъемная сила дрожжей характеризуется временем, прошедшим с момента попадания шарика в воду (шарик опускается на дно) до момента его всплытия. Полученные результаты сравнили с нормами ГОСТ 171-81 (допустимое время подъема – 70 минут), что позволило установить, насколько существенно отклонение, в зависимости от добавления соли того или иного металла.

Шарик с добавлением соли никеля всплыл в течение 30 секунд, что является подтверждением того, что данное его количество не угнетает жизнедеятельность микроорганизмов. Шарики с добавлением солей хрома и железа не всплывали в течение 85 минут, что не соответствовало требованиям ГОСТ 171-81, и далее испытание прекращалось. Причём шарик с солью железа стал рыхлым и весь распался. Это означает, что железо пагубно влияет на белковые организмы в дрожжах, а следовательно, и на здоровье человека.

Для сравнения результатов данного опыта с результатами опыта по ГОСТ171-81 проведены испытания с добавлением 2,5 %-го раствора NaCl, водопроводной воды и 3,35 %-го раствора NaCl. При этом шарики всплывали в течение 4 мин, 5,3 мин и 7,36 мин соответственно.

Заключение

Из проведённых испытаний следует, что небольшое содержание никеля в изделии не нанесет заметного вреда живым организмам, содержание хрома в изделии уменьшает подъёмную силу теста из дрожжей, что свидетельствует о подавлении жизнедеятельности белковых организмов, а железо в больших количествах не только приводит к снижению подъёмной силы теста из дрожжей, но и разрыхляет его. Поэтому важно изготавливать столовые приборы из сталей, обеспечивающих непревышение допустимых количеств миграции металлов в пищу, установленных гигиеническими нормативами ГН 2.3.3.972-00.

Если с поверхностного слоя изделия металлы будут мигрировать в пищу, или разрушится защитный слой при многократном использовании, или столовый прибор будет подвергаться коррозии и оксиды железа будут попадать в пищу, то это приведет к негативным последствиям для здоровья. Вместе с тем, установлено, что не все столовые приборы из коррозионностойких сталей (как заявлено в маркировке), приобретаемые на российском потребительском рынке, отвечают требованиям по коррозионной стойкости. Из исследуемой выборки изделий 40 % столовых приборов обладают несоответствиями по этому показателю качества.