Оценка срока службы силиконовых изделий при использовании на кухне.

Силиконовые изделия повсеместно используются на современных кухнях. Но как долго они могут прослужить, подвергаясь воздействию тепла, жира и ежедневной уборке?

Оценка срока службы силикона в условиях аэрогриля, духовки и микроволновой печи гарантирует как безопасность продукта, так и его долговечность.

Когда я работала с клиентом над линейкой аксессуаров для аэрогрилей, они предполагали, что все “пищевые” силиконы одинаково долговечны. После нескольких циклов нагревания некоторые детали пожелтели и затвердели. Этот опыт научил меня, что безопасность и долговечность зависят от того, как силикон спроектирован, обработан и протестирован.

Определение условий эксплуатации: аэрогрили, духовки, микроволновые печи?

Каждый кухонный прибор подвергает силикон воздействию уникальных температурных режимов, методов нагрева и механических нагрузок. Понимание этих условий — первый шаг к оценке срока службы.

В аэрогрилях, духовках и микроволновых печах используются различные механизмы нагрева, которые влияют на термическую стабильность и механические свойства силикона.

Однажды мы протестировали ультратонкий силиконовый коврик, который отлично показал себя в обычных духовках. Однако в аэрогриле мощный конвекционный вентилятор заставил легкий коврик развеваться и касаться нагревательного элемента, что привело к мгновенному пригоранию. Это показало, что механическая стабильность так же важна, как и термостойкость, при использовании в аэрогрилях.

Типичные условия эксплуатации

Термическое старение и механическая усталость?

Силикон сохраняет эластичность при высоких температурах, но длительное воздействие приводит к постепенному затвердению и растрескиванию. Испытания на усталость имитируют годы реальной эксплуатации.

Термическое старение и механическая усталость снижают эластичность и прочность на разрыв силикона, напрямую сокращая срок его службы.

Уплотнение скороварки, использовавшееся в течение двух лет, не имело видимых трещин, но начало протекать. Испытания показали, что его твердость изменилась с 50 до 65 по Шору А из-за термического старения, в результате чего оно потеряло эластичность, необходимую для поддержания герметичности под высоким давлением — тип разрушения, невидимый невооруженным глазом.

Мы подвергли силиконовый противень с твердостью 60 по Шору А воздействию температуры 200°C в течение 500 часов. Твердость увеличилась до 68 по Шору А, удлинение уменьшилось на 25%, а цвет незначительно изменился.[2][3] Эти изменения коррелировали с окислением полимерной цепи.

Типичная кривая старения

Испытания на механическую усталость, такие как многократное складывание или сжатие, показывают, как силикон деградирует под воздействием повторяющихся нагрузок. После 100 000 циклов сжатия высококонсистентный силикон обычно сохраняет более 90% своей упругости.

Безопасность при контакте с пищевыми продуктами и контроль запахов?

Даже после термической обработки силикон должен оставаться безопасным для контакта с пищевыми продуктами. Некачественное компаундирование или загрязнение могут привести к появлению запаха, миграции или образованию поверхностных отложений.

Обеспечение безопасности пищевых продуктов включает в себя проверку соответствия стандартам FDA и LFGB, а также контроль за содержанием летучих веществ и образованием запахов.

Потребители жаловались, что из-за использования силиконовых форм для льда кубики льда приобретали привкус “морозильной пленки” или чеснока. Виновником оказалась недостаточная постобработка, в результате которой в силиконе оставались летучие остатки. Эти остатки не только вызывали запах, но и делали силикон достаточно пористым, чтобы впитывать сильные запахи от других продуктов в морозильной камере.

При разработке ковриков для выпечки я однажды получил отзыв от покупателей о “резиновом запахе” после использования. Тестирование показало наличие остаточных летучих веществ из-за неполного отверждения. После увеличения времени пост-отверждения с 4 до 8 часов при температуре 200°C запах исчез.

Меры по контролю запахов и контакту с пищевыми продуктами

Проверку силикона следует проводить в реалистичных условиях нагрева. Например, даже если результаты по миграции соответствуют требованиям при 100 °C, для применения в аэрогрилях или духовках необходимо провести дополнительные испытания при 200 °C.

Проектирование конструкции и толщины?

Конструкция силиконовых деталей влияет не только на их эксплуатационные характеристики, но и на термическую и механическую стабильность.

Толщина стенок, геометрия и опорные конструкции определяют равномерность нагрева силикона и его сопротивление деформации под нагрузкой.

Разработанная нами большая прямоугольная форма для выпечки хлеба изначально не прошла испытания: при нагревании теста боковые стенки выпирали наружу, деформируя хлеб. Материал был термостойким, но конструкция не обладала достаточной жесткостью. Добавление вертикальных ребер и увеличение толщины стенок с 2 мм до 3 мм решили проблему деформации.

В ходе работы над проектом по изготовлению посуды для выпечки мы заметили, что на противнях толщиной 5 мм после многократного использования в печи образуются микропузырьки. Уменьшение толщины до 3 мм и добавление внутренних ребер позволили лучше распределить нагрузку и предотвратить деформацию.

Рекомендации по проектированию высокотемпературных силиконовых матриц

Правильная циркуляция воздуха вокруг силиконовой поверхности также помогает уменьшить локальный перегрев и изменение цвета в духовках и аэрогрилях.

Влияние уборки и технического обслуживания на качество работы?

Чистящие средства и методы влияют на долговечность и внешний вид силиконовой кухонной утвари.

Использование агрессивных моющих средств или абразивных инструментов ускоряет износ поверхности и окисление, сокращая срок службы.

В одной коммерческой пекарне сообщили, что их антипригарные коврики стали липкими и быстро изнашиваются. Мы выяснили, что они использовали сильнодействующее обезжиривающее средство с высоким содержанием щелочи. Высокий pH разъедал силиконовую основу, разрушая поверхность. Переход на нейтральное по pH чистящее средство немедленно остановил процесс разрушения.

Рекомендации по уборке

Каковы ограничения микроволнового нагрева?

Сам по себе силикон безопасен для использования в микроволновой печи, но проблемы возникают, если изделие задерживает пар или имеет металлические вставки. Всегда предусматривайте вентиляционные каналы для закрытых конструкций и проверяйте совместимость перед сертификацией.

Хотя силикон прозрачен для микроволновой печи, пища внутри может быть невидимой. В одном из экспериментов растапливание сливочного масла в силиконовой миске привело к образованию локальных “горячих точек”, где температура жира превысила 250°C — намного выше точки кипения воды. Этот интенсивный локальный нагрев вызвал образование пузырьков и побеление силиконовой поверхности, что привело к необратимому повреждению контейнера.

Заключение

Безопасность и срок службы силиконовых изделий зависят от их конструкции, обработки и ухода. Понимание температурного режима каждого прибора и проведение надлежащей проверки гарантируют безопасность и долговечность кухонной продукции на долгие годы.

Рекомендации

[1]: Можно ли использовать силиконовые изделия в духовке? – Cook'n'Chic

[2]: Термическое старение силиконовой резины – передовые материалы

[3]: Характерные свойства силиконовых каучуковых смесей – Shin-Etsu

[4]: Устранение летучих органических соединений – Jehbco

[5]: Регламент Комиссии (ЕС) № 10/2011 – EUR-Lex