一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢及其热处理方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢及其热处理方法，所述不锈钢能够对新鲜食品具有长效的保鲜功能，可显著降低食品发生腐败的风险。所述不锈钢的化学成分为，按重量百分比计：Cr：17.0

【技术实现步骤摘要】
一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢及其热处理方法


[0001]本专利技术涉及奥氏体不锈钢新功能的开发
，具体为一种应用于造食品保鲜器具的奥氏体不锈钢。

技术介绍

[0002]近年来频发的食物中毒以及食源性疾病爆发事件已经引起了人们对食品安全的极大重视。
[0003]食品组织中固有酶的作用和微生物大量生长繁殖可以造成食品的自溶和腐败。前者，如蔬菜和水果中蛋白质较少，但是在氧化酶的作用下促进自身的呼吸作用，消耗营养成分而变得枯黄。而对于肉类，其组织中自有酶及由腐败微生物所产生的酶引起的蛋白质降解和脂肪氧化，可使得肉类产生氧化反应，出现酸败气味。此外，食品微生物污染都是开始于食源性致病菌(诸如大肠杆菌、单增李斯特菌和铜绿假单胞杆菌等)在其表面的附着，随之进行新陈代谢及繁殖，并迅速分泌出胞外聚合物，从而使微生物固定在食品表面形成生物膜，导致细菌从可逆吸附转变为不可逆吸附。由此，控制和破坏酶的活性、抑制微生物的生命活动是长期保持食品新鲜度、放置腐败变质的关键。目前，人们通过添加大量人工合成的化学防腐剂来抑制食品中微生物的繁殖和酶的活性，达到延缓食品腐败、延长食品货架期的目的。然而，防腐剂的过多使用会给人体带来新的安全隐患。综上，通过开发新型食品的存储环境，能够安全无害地抑制食品中酶的加速反应以及微生物的繁殖，对于加强大众食品安全具有重要的现实意义。食品的存储环境包括保存环境以及保存器具。为了保证食品的新鲜程度，冷藏冰箱和室内空气环境是普遍使用的食品保存环境。然而根据2010年的全球卫生协会统计，46％的家庭冰箱无法通过细菌检测，44％的家庭冰箱已经有霉菌繁殖扩增的迹象，室内环境更是容易滋生细菌。因此，食品保存器具的安全与卫生是减轻食品污染的重要措施，确保其卫生清洁或自身具有抑菌作用对阻断食源性致病菌的传播具有重要意义。
[0004]奥氏体不锈钢以其良好的加工成型性、优异力学和耐腐蚀性能、美观大方等诸多优势，广泛地应用于食品保存器具的制造。统计数据显示，食品领域中使用的材料有94％为奥氏体不锈钢，从日常餐厨用具，到餐饮业的中央厨房，再到肉奶酒饮的加工设备，奥氏体不锈钢已经成为全球范围内普遍应用的食品接触材料。因此，开发自身具有保鲜功能的奥氏体不锈钢新材料，用于制造各种食品保存器具，是食品保鲜的最为行之有效的方法。
[0005]基于上述背景，本申请开发出一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢，其能够有效地延缓食品的腐败，而且能够满足食品级不锈钢的应用需求，可应用于制造各种食品保存器具，为提高食品安全提供了新策略，具有重大的社会和经济双重效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢及其热处理方法，使其能够对食品具有长效的保鲜功能，降低食品发生腐败风险。本专利技术通过调整传统奥氏
体不锈钢的化学成分，并辅以合适的热处理方法，使奥氏体不锈钢对食品具有保鲜功能，可作为食品保鲜材料用于制备保鲜容器等。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：Cr：17.0
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20.0；Ni：6.0
‑
10.0；Cu：0.5
‑
5.5；N≤0.2；C≤0.08；Si≤1.0；Mn≤2.0；P≤0.045；S≤0.03；余量为Fe。
[0009]作为优选的技术方案，本申请所述奥氏体不锈钢中还可含有Ce元素，且0wt.％＜Ce≤0.4wt.％。
[0010]优选的化学成分为：Cr：17.5
‑
19.0；Ni：7.0
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9.0；Cu：2.0
‑
5.0；Ce≤0.3；N≤0.2；C≤0.08；Si≤1.0；Mn≤2.0；P≤0.045；S≤0.03；余量为Fe。
[0011]进一步地，当添加Ce元素时，Cu和Ce的重量比需≤50。
[0012]本专利技术在现有奥氏体不锈钢中添加适量Cu元素，是不锈钢具备保鲜功能的必要条件。微生物是导致食品腐败的主要因素之一，它会根据细胞密度的变化进行相关基因表达的调控，只有其在食品基质中分泌出群体感应信号并累积到一定的程度，形成群体感应现象时，才会造成食品的腐败。因此，食品的腐败实质是一种或者多种微生物的群体感应调控所导致的腐败特性的表达。本专利技术中的奥氏体不锈钢在与食品接触过程中，可以持续地释放出Cu离子，其能够以淬灭微生物群体感应信号为靶点，有效延迟食品腐败菌群体调控模式的启动，抑制食品腐败菌腐败性状的表达，延缓食品中蛋白质的分解，无法在食品表面、接触材料面及周围形成生物膜，在需要保鲜的食品及其周围形成有效的保鲜氛围。
[0013]本专利技术中，由于食品中的酶会导致食品的自溶，表征现象即为食品的腐败，因而所选用的Ce元素，具有对食品中有害酶活性的抑制作用。但是需要控制Ce离子的溶出浓度，只有达到一定浓度的情况下才会形成抑制作用。因此，在本专利技术的成分设计中需要调控Cu和Ce元素的加入比例，才能保证足量的Ce离子释放，以达到抑制酶活性的作用，从而达到延长食品保鲜的作用。
[0014]固溶温度与固溶时间都会影响Cu在奥氏体不锈钢中的固溶效果，因此本专利技术的合适固溶处理工艺为：加热至1000
‑
1100℃，保温10
‑
60分钟，水冷至室温。优选的固溶温度和固溶时间为：加热至1000
‑
1100℃，保温20
‑
40分钟，水冷至室温。
[0015]时效温度与时效时间会影响到钢中富铜析出相的大小和数量，其特征在于：加热至450
‑
700℃，保温0.5
‑
2.5h，空冷至室温；优选的时效温度和时效时间为：加热至500
‑
600℃，保温1
‑
2h，空冷至室温。
[0016]通过采用本专利技术所公开的化学成分进行不锈钢冶炼，并按照相应的热处理工艺进行后续处理，可以获得具有保鲜性能的奥氏体不锈钢。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1、通过添加适量Cu元素和Ce元素，使奥氏体不锈钢可以对食品中微生物群体感应信号进行淬灭，抑制食品腐败菌腐败性状的表达以及食品中固有酶所引起的食品分解与氧化，对食品及其周围形成有效的保鲜氛围。
[0019]2、本专利技术所述具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢可广泛应用于制造各种食品器具，如碗、餐盘、包装盒、保鲜盒等。
附图说明
[0020]图1：在室温环境中(23℃
±
2℃)，新鲜水果分别放置在本专利技术的奥氏体不锈钢盘(左侧)和普通奥氏体不锈钢盘(右侧)中5天后的外观形貌照片，(a)草莓，(b)橘子，(c)梨。
[0021]图2：在冷藏环境中(4℃
±
1℃)，鲜猪肉分别放置在普通奥氏体不锈钢容器和本专利技术的奥氏体不锈钢容器中7天内的pH值和挥发性盐基氮(TVB
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有食品保鲜功能的奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：Cr：17.0
‑
20.0；Ni：6.0
‑
10.0；Cu：0.5
‑
5.5；N≤0.2；C≤0.08；Si≤1.0；Mn≤2.0；P≤0.045；S≤0.03；余量为Fe。2.按照权利要求1所述奥氏体不锈钢，其特征在于：所述奥氏体不锈钢含有Ce元素，且0wt.％＜Ce≤0.4wt.％。3.按照权利要求1所述奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：Cr：17.5
‑
19.0；Ni：7.0
‑
9.0；Cu：2.0
‑
5.0；Ce≤0.3：N≤0.2；C≤0.08；Si≤1.0；Mn≤2.0；P≤0.045；S≤0.03；余量为Fe。4.按照权利要求2或3所述奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，当添加Ce元素时，Cu和Ce的重量比为≤50。5.一种权利要求1所述奥氏体不...

【专利技术属性】
技术研发人员：于亚川，杨英慧，杨柯，赵金龙，魏翔，
申请(专利权)人：苏州森锋医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：