XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Вред алюминиевой посуды
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Многие годы алюминиевая посуда устраивала большинство. Она легкая (плотность всего 2,7 г/куб. см), долговечная, и тогда эта посуда была очень дешевая. А главное положительное качество в том, что алюминий — хороший проводник тепла, вода закипает в такой кастрюле довольно быстро.
Разнообразие форм алюминиевой посуды и утвари огромно. Казаны, кастрюли, гусятницы, утятницы, котлы, сковороды – всю эту, несомненно, нужную хорошей хозяйке посуду делают из алюминия. Вилки, ложки, кружки, ведра, дуршлаги, тарелки, миски, противни, приспособления для хранения льда, кастрюли-скороварки – для производства всего этого тоже используется алюминий.
Часто мы слышим о вреде, который якобы причиняет использование алюминиевой посуды человеческому здоровью. Если в ней готовится что-то, к примеру, кислое (варенье в тазу, который после этого слегка «белеет») – в продукт попадает металл, а это ужасно.
Основная часть
Цель
Выявление особенностей алюминиевой посуды при её использовании в общепите и быту.
Задачи
Теоретическим путем изучить химические свойства алюминия.
Изучить влияние и возможное негативное воздействие на живой организм ионов алюминия.
Определить, насколько широко алюминиевая посуда используется в быту в наше время.
Определить кислотность и щёлочность среды различных видов пищи, которую готовят в алюминиевой посуде.
С помощью качественного анализа растворов исследовать их на наличие ионов алюминия.
На основе проведенных исследований сделать вывод о пользе или вреде алюминиевой посуды и дать рекомендации по её правильному использованию.
Первоначальная гипотеза
Если с помощью химических методов можно определить наличие ионов алюминияв пище после её приготовления в алюминиевой посуде, то из этого следует, что ионы алюминия попадают в организм человека с пищей и представляют опасность для здоровья человека.
Влияние алюминия на организм человека
Более 30 лет назад определили, что так называемый пищевой алюминий опасен для нашего здоровья. Московский институт гигиены подтвердил выводы о небезопасности алюминия. Оказывается, он изменяет энергообмен в клетках, порождая опухоли.
Особенно склонны к негативному воздействию алюминия дети и пожилые люди.
У детей избыток алюминия вызывает повышенную возбудимость, нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты. Гиперактивность, повышенная возбудимость, агрессивность подростков, нарушения памяти и трудности в учёбе, могут быть результатом даже небольшого повышения количества ионов алюминия в организме. Алюминий также оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека.
Алюминий обнаружен у некоторых пожилых людей, страдающих потерей памяти, рассеянностью или слабоумием, и может приводить к деградации личности.
Одним из путей попадания алюминия в организм человека является алюминиевая посуда.
Промышленное производство алюминиевой посуды, возможности её применения в быту и общепите
На основе источников информации я выяснил следующее: алюминий и его сплавы в производстве посуды используются совсем недолго, меньше 100 лет, в отличие от меди, бронзы, золота, серебра и железа, известных уже несколько тысячелетий. Алюминий хорошо проводит тепло, поэтому пища в таких кастрюлях готовится очень быстро. Ассортимент посуды из алюминия весьма разнообразен: толстостенные литые гусятницы, казаны, сковороды и кастрюли. Вспомогательные кухонные предметы: дуршлаги, вилки, ложки, фляги, миски.
Когда-то ее производили в больших количествах, так как ее себестоимость в промышленном масштабе была невысока. Однако, после того, как учеными были установлены негативные воздействия алюминия на организм человека, во многих странах мира отказались от производства посуды из алюминия. Но в России и странах СНГ есть 26 предприятий, на которых по-прежнему выпускается алюминиевая посуда: это Балезинский литейно-механический завод, Белгородецкий завод металлоизделий, Каменск-уральский металлургический завод, Кукнарский завод металлопосуды, Ступинский металлургический комбинат и другие. То есть такая посуда используется хозяйками на кухнях.
Ионы алюминия могут попасть в организм человека через посуду. Во-первых, это металл нежный, он легко соскребается со стенок посуды. Мы съели уже немало алюминиевой стружки. Когда тщательно вытираешь полотенцем алюминиевую кастрюльку, на нем остаются серые пятна. Можно себе представить, сколько ионов алюминия мы получаем, когда такая кастрюлька сильно нагревается при приготовлении! То есть, очевидно, что алюминий попадет в организм через пищу, приготовленную в такой посуде.
Специалисты, занимающиеся испытанием и сертификацией посуды, в том числе и алюминиевой, советуют ее использовать только для кипячения воды — все остальные вещества при высокой температуре провоцируют в алюминиевой посуде активную реакцию.
Недаром, алюминиевая посуда запрещена для использования в детских учреждениях общепита.
Кроме того, в быту в нашей стране широко используется упаковка на основе алюминия (пищевая фольга), а также широко разрекламированный «ТетраПак» (бумажные пакеты на основе алюминиевой фольги). В то же время, во всех развитых странах считают, что единственный экологически чистый вид упаковки для молочных продуктов - стеклянная бутылка, которая позволяет сохранить все ценные свойства напитков. По заявлениям учёных, алюминиевосодержащая тара негодна для хранения большинства продуктов, особенно круп, соли и сахара: мягкий металл остаётся на твёрдой поверхности, и переходит в пищу. При хранении или тепловой обработке продуктов, особенно кислых, в алюминиевой таре, содержание этого элемента в продуктах может возрасти почти в два раза.
Алюминий также может быть выщелочен из алюминиевой фольги или консервной банки в пищу, напитки. Главные «виновники» – содовая вода (с фосфорной кислотой), томатный соус, ананасы, кофе в алюминиевых банках, и еда, завёрнутая в алюминиевую фольгу. Томатный соус часто готовят в огромных алюминиевых котлах, и кислотность томатов может вызвать выщелачивание алюминия в готовый продукт. Кофе, который готовят в алюминиевых котлах, также может быть токсичным.
Кроме того, защитная оксидная пленка легко растворяется растворами щелочей. А многие пищевые продукты как раз имеют щелочную реакцию, например, картофель, зеленые щи из щавеля, многие супы. Вслед за этим вступает в реакцию обнажившийся из-под оксидной пленки алюминий, образуя небезобидные для нашего здоровья соединения.
С кислотами алюминий тоже активно реагирует, кроме концентрированной азотной кислоты. А такие блюда, как щи, борщи, мясо в кисло-сладком соусе, кисель, варенье из ягод, компот — все они имеют кислую реакцию, и в результате в наши блюда со стенок кастрюль и сковород переходят соединения алюминия.
Продукты, содержащие серу, кальций, оставляют на алюминиевой посуде некрасивые темные следы. Это яйца, молочные продукты, рассолы. Даже если не обращать внимание на темные пятна внутри кастрюль, оставлять приготовленную еду на хранение в алюминиевой посуде не рекомендуется.
А еще при нагревании алюминий реагирует с галогенами. Это, например, хлор, содержащийся в водопроводной воде.
В России пока действует запрет для применения такой посуды в детских учреждениях.
Изучив различные источники, я пришёл к выводам, что, несмотря на то, что о вреде алюминиевой посуды говорит немало источников, подобная посуда и пищевая упаковка по-прежнему производятся в промышленных масштабах в России и СНГ, пользуется спросом среди хозяек для использования в быту. Хотя алюминий подорожал, сегодня он по-прежнему широко используется для производства качественной кухонной посуды, в сочетании с нержавеющей сталью, антипригарными покрытиями. В современной посуде не допускается контакт пищи с алюминием, зато успешно используется его способность быстро нагреваться и аккумулировать тепло.
Практическая часть
Социологический опрос об использовании алюминиевой посуды в быту
Далее я решил выяснить, почему хозяйки используют алюминиевую посуду: не знают о ее вреде или не считают эту информацию существенной? Для ответа на этот вопрос исследования мной был проведён социологический опрос об использовании алюминиевой посуды в быту.
Задаваемые вопросы:
Как часто вы используете алюминиевую посуду для приготовления пищи?
Знаете ли вы о вреде алюминиевой посуды оказываемом на организм человека?
Результаты опроса:
На основании социологического опроса видно, что население плохо информировано о вреде, который алюминиевая посуда может нанести здоровью человека при её неправильном использовании.
Опыты и химические исследования по определению ионов алюминия
Далее мной были проведены опыты и химические исследования по определению ионов алюминия.
Алюминий особый металл, который взаимодействует и с кислотами, и с основаниями, то есть проявляет амфотерные свойства. Пользуясь этими данными, были проведены следующие опыты.
О пыт №1 В алюминиевой кастрюле проведено кипячение чистой воды в течении 15 минут.
Затем остудил раствор и проверил его на наличие ионов алюминия раствором гидроксида натрия.
Наблюдения: Никаких изменений в пробе воды, которая кипятилась в алюминиевой посуде, не наблюдал и ионов алюминия не обнаружил.
О пыт №2 В алюминиевой кастрюле проведено кипячение раствора соляной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л в течении 15 мин (имитирование кислой среды, создаваемой блюдами).
Затем остудил раствор и проверил его на наличие ионов алюминия раствором гидроксида натрия.
Наблюдения: в пробе воды с добавлением соляной кислоты, которая кипятилась в алюминиевой посуде, при добавлении раствора гидроксида натрия наблюдалось выделение светлого студенистого осадка, а значит, в растворе присутствуют ионы алюминия.
Опыт №3 В алюминиевой кастрюле проведено кипячение раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,01 моль/л в течении 15 мин (имитирование щелочной среды, создаваемой блюдами).
Затем остудил раствор и проверила его на наличие ионов алюминия раствором соляной кислоты с концентрацией 0,001 моль/л.
Наблюдения: в пробе воды с добавлением гидроксида натрия, которая кипятилась в алюминиевой посуде, при добавлении раствора соляной кислоты наблюдалось выделение светлого студенистого осадка, а значит, в растворе присутствуют ионы алюминия.
Вывод: слабокислая среда раствора и слабощелочная среда раствора способствует незначительному переходу ионов алюминия в раствор.
Опыт №4 В алюминиевую посуду, взятую для исследований, наливаю дистиллированную воду и оставляю на 10 суток.
Затем проверяю воду на наличие ионов алюминия, добавляя раствор гидроксида натрия.
Наблюдения: В пробе воды, взятой из алюминиевой посуды, при добавлении раствора гидроксида натрия, наблюдаю выпадение слабого светлого студенистого осадка.
Вывод: при нахождении в контакте с алюминиевой посудой длительное время, вода также насыщается ионами алюминия. Интенсивность перехода ионов в раствор, отраженная в данном опыте, говорит о том, что хранение продуктов в металлической посуде небезопасно с точки зрения насыщения их ионами алюминия.
Далее на основе Интернет-ресурсов была составлена таблица, определяющая среду распространённых пищевых блюд, которые готовят в школьных столовых, так как влияние на организм ребёнка наиболее опасно.
|
Среда |
||
|
1 |
Манная каша |
Щелочная |
|
2 |
Рисовая каша |
Щелочная |
|
3 |
Пшенная каша |
Щелочная |
|
4 |
Гречневая каша |
Щелочная |
|
5 |
Картофельное пюре |
Щелочная |
|
6 |
Суп вермишелевый на курином бульоне |
Щелочная |
|
7 |
Какао |
Щелочная |
|
8 |
Борщ |
Кислая |
|
9 |
Щи |
Кислая |
|
10 |
Рассольник |
Кислая |
|
11 |
Гуляш |
Кислая |
|
12 |
Печень – по-строгановски |
Кислая |
|
13 |
Компот из свежих яблок |
Кислая |
В результате проведённых экспериментов я установил, что алюминий не любит контакта с кислотами и щелочами. Потому, что кислоты и щелочи, содержащиеся в продуктах, защитную пленку все-таки разрушают, и тогда металл переходит в пищу. Но щи, кисель или мясо в кисло-сладком соусе как раз и есть такие реактивы, которые имеют кислую среду, а молоко имеет щелочную реакцию. В результате в наши блюда со стенок кастрюль переходят соединения, не предусмотренные кулинарными рецептами. Нельзя хранить продукты, содержащие серу, кальций (яйца, молочные продукты, рассолы) в алюминиевой посуде.
Общие выводы по теме исследования
После теоретического и практического этапа мной были сделаны общие выводы по теме исследования:
Соцопрос населения показал, что многие люди не знают, либо не придают особого значения тому, что алюминиевая посуда не безопасна для использования на кухне и по-прежнему используют её для приготовления пищи.
Опытным путем подтверждена небезопасность алюминиевой посуды, потому что при приготовлении пищи в ней ионы алюминия переходят в пищу.
Наиболее интенсивный переход наблюдается, когда готовят пищу, имеющую кислую или щелочную среду.
Наиболее опасно приготовление в алюминиевой посуде молочных блюд и блюд с добавлением молока, имеющих слабощелочную среду, а также овощных и фруктовых блюд, имеющих слабокислую среду. Это развенчивает миф большинства домохозяек о том, что в алюминиевой посуде хорошо готовить каши.
При кипячении чистой воды перехода ионов в раствор практически не наблюдается, так как вода имеет нейтральную среду.
Алюминиевая посуда непригодна для хранения пищевых продуктов и воды, так как при долгом хранении наблюдается переход ионов алюминия в раствор.
Есть необходимость больше освещать вред бытового использования алюминия с целью предотвращения возможного вреда здоровью человека.
Результаты исследования
Сама по себе алюминиевая посуда не несет такого вреда. Когда-то давно наши предки научились плавить алюминий и делать из него алюминиевую посуду, люди ели и пили из нее, и до сих пор не вымерли.
Надо просто знать, что в ней можно готовить и хранить, а что нельзя. В алюминиевой посуде можно: отваривать макароны, картошку, нежирное мясо, рыбу, варить каши. Между прочим, макароны в алюминиевой посуде не пригорают. В алюминиевой посуде нельзя: готовить овощные блюда, особенно из кислых или маринованных овощей, отваривать соленую рыбу, готовить фруктовые компоты, кипятить молоко, а также хранить овощные блюда, щи, рассольники, соленую рыбу и прочие соления, фруктовые компоты, морсы. Чтобы посуда из алюминия долго служила и приносила только пользу, нужно правильно ухаживать за ней. Вся алюминиевая посуда покрыта защитной оксидной пленкой, которая защищает металл от окисления. Поэтому с ней нужно обращаться аккуратно. Алюминиевую посуду нельзя мыть при помощи грубых чистящих средств, абразивных паст, металлических губок, мочалок и ершей. Так что спокойно пейте молоко, воду, кофе из алюминиевой посуды, но вот щи из кислой капусты лучше варить в стеклянной, эмалированной или нержавеющей посуде.
На основе исследования мной была предложена памятка «Советы хозяйкам» (см. приложение 1)
Приложение 1
Памятка «Советы хозяйкам»
В алюминиевой посуде без вреда для здоровья можно кипятить только чистую воду.
Пользоваться алюминиевой посудой постоянно нельзя, так как ионы алюминия могут накапливаться в организме человека, что способствует ухудшению здоровья человека.
Алюминиевые кастрюли следует использовать только для приготовления таких блюд, которые содержат мало кислот и обычное количество соли (картофель, каши, макароны).
Нельзя готовить в алюминиевой посуде молочные блюда и блюда из овощей и фруктов.
Нельзя готовить в алюминиевой посуде различные маринады с добавлением уксусной и лимонной кислот.
Нельзя хранить питьевую воду долгое время в алюминиевой посуде.
Нельзя хранить различные крупы в алюминиевой посуде.
Ни в коем случае не годится она и для варки диетических блюд и детского питания.
Нельзя мыть алюминиевую посуду металлическими щетками и мочалками, и абразивными чистящими веществами, так как они разрушают оксидную пленку.
Перед первым применением новой алюминиевой посуды ее обязательно стоит вымыть. Естественно, не нужно при этом применять вещества с абразивами, железные мочалки – помните о «волшебной» пленке. Лучше воспользоваться обычным моющим средством и губкой.
Если кастрюля очень загрязнена, то ее можно вымыть содовым раствором (ложка на литр воды), грязь уйдет вместе с растворенной пленкой, а на их месте образуется новая и чистая.
Посуда из полированного Алюминия сохранит блеск, если её время от времени протирать толчёным мелом или зубным порошком. Но она должна быть сухой. Остатки мела удалите тряпочкой.
Накипь на алюминиевой посуде и окись алюминия, образующуюся на стенках, можно снять, если прокипятить в посуде какую-нибудь кислую пищу, например ревень, и она заблестит как новая.