Chiếc chảo chống dính đầu tiên đã ra đời như nào? Các công nghệ chống dính hậu Teflon

Chiếc chảo chống dính đầu tiên đã ra đời như nào?
Các công nghệ chống dính hậu Teflon

Chảo chống dính là một dụng cụ nhỏ dùng ở bếp nhưng lợi ích lại rất lớn vì hàng ngày có đến hàng triệu người trên thế giới sử dụng. Điều mà mọi người quan tâm thích thú là tính chất chống dính: rán một miếng thịt nạc, tráng quả trứng, không cần, hoặc cần rất ít dầu mỡ, thịt vẫn thơm ngon, trứng vẫn chín vàng nhưng hoàn toàn không dính vào chảo. Thay vì phải cạo sạch các vết cháy, rửa sạch hết dầu mỡ dính vào, ở đây chỉ cần lau nhẹ bề mặt chảo đã sạch bóng, sẵn sàng cho việc chiên rán tiếp theo.

Đằng sau sự đơn giản, thuận tiện đó là cả một khoa học: khoa học làm ra một bề mặt không dính (non stick surface). Mặt không dính không phải là chỉ để dùng cho chảo không dính mà còn được dùng trong nhiều lĩnh vưc quan trong khác: hàng không, vận chuyển vật liệu, y tế, xây dựng, V.V.

I. Teflon chất chống dính đầu tiên – Sự ra đời của chảo chống dính

Teflon là tên riêng của một chất không dính, được tìm ra một cách tình cờ, vào năm 1938 nhà khoa học Mỹ là Roy Plunkett tìm cách chế tạo chất khí tetrafluoroethylene dùng để chạy máy lạnh. Ông vô tình pha trộn các chất khí cần thiết và để qua đêm, Chất thu được không phải là khí mong muốn mà là một lớp màu trắng vàng như sáp nhưng cứng hơn (ở đáy bình). Phân tích kỹ thì biết rằng chất cứng thu được là Polytetrafluroethylene, viết tắt là PTFE.

Đo đạc các tính chất hóa lý thấy FTFE rắn nhưng không dòn, cắt gọt được, ít bị axit, hóa chất tác dụng cách điện tốt và đặc biệt là mặt ngoài rất trơn. Những đặc điểm này đáp ứng cho nhiều yêu cầu kỹ thuật đặc biệt về cơ khí, hóa chất, điện… Hóa chất đó được đăng ký sáng chế năm 1941. Năm 1945 hãng DuPont mua bằng sáng chế này và đặt tên chất PTFE đã tìm được là Teflon.

Vậy Teflon thực chất là tên thương hiệu của hóa chất PTFE của hãng DuPont.

Vì thấy Teflon có bề mặt rất trơn và chịu được nhiệt người ta nghĩ đến phủ một lớp Teflon lên bề mặt chảo kim loại, chảo rán sẽ không bị dính. Nhưng bản thân Teflon đã là chất không dính thì cũng khó dính bám vào những chất liệu khác. 

Một kỹ sư người Pháp là Marc Grégoire đã nghĩ ra cách làm cho Teflon bám chắc lên nhôm bằng cách xử lý bề mặt nhôm. Tuy mới nhìn tưởng phẳng nhưng thật ra là ráp vi mô, nghĩa là, có dày đặc những cái móc cực nhỏ, khi phủ lớp Teflon lên đó các phân tử của Teflon bị các móc có kích thước cũng vào cỡ phân tử giữ chặt, nhờ đó Teflon bám dính vào nhôm. Tất nhiên là còn nhiều mẹo nhỏ nữa về hóa chất, cuối cùng thì Marc Grégoire là người đầu tiên chế tạo được chảo chống dính.

Năm 1960 Mỹ phê chuẩn chất PTFE là an toàn được phép dùng trong công nghệ thực phẩm. Marc Grégoire đã mở ở Mỹ một hãng chảo chống dính tên là T-fal (gần giống như Tefal tên hãng sản xuất ở Pháp). Có thể nói từ năm 1960 chảo không dính Teflon được phổ biến ra toàn thế giới. 

Về sau nhiều hãng sản xuất chảo chống dính xuất hiện, mỗi hãng có đề cao chất lượng sản phẩm của mình nhưng thực tế trong một thời gian dài, chảo không dính là chảo Teflon của DuPont chế tạo lần đầu tiên.

II. Tại sao chảo Teflon lại không dính

Thực chất Teflon là tên thương hiệu của hóa chất PTFE. Đó là một loại polyme gồm nhiều phân tử lớn gắn kết lại với nhau.

• Phân tử lớn của PTFE là một chuỗi dài các phân tử con CF2, mỗi phân tử con CF2, gồm hai nguyên tử F(fluo) gắn kết với nguyên tử C (cácbon) bằng liên kết cộng hóa trị. C ở phân tử con CF2, là có bốn mối liên kết, hai mối liên kết dùng để liên kết với hai nguyên tử F còn hai mối liên kết nữa dùng để liên kết với hai phân tử con CF2 ở hai bên, cứ như thế lặp lại tạo thành phân tử lớn. Kết quả là phân tử lớn ở giữa có xương sống là các nguyên tử C, quanh xương sống là các nguyên tử F xếp theo hình xoắn.
• Các phân tử lớn nằm gần như song song với nhau, các nguyên tử F liên kết với nhau từng đôi một bằng lực Van der Wall cũng khá mạnh vì chúng gần nhau. Với cấu trúc tức là cách sắp xếp các phân tử, nguyên tử như thế, các mối liên kết đều được dùng để kéo lại, giữ chặt các nguyên tử lại với nhau. Trên bề mặt là các nguyên tử F sát lại với nhau và bị các nguyên tử C ở bên trong kéo vào rất mạnh

Do đó không còn liên kết nào đáng kể để kéo giữ các nguyên tử, phần tử lạ đến trên bề mặt cả: đó là các bề mặt không dính. Liên kết chặt các nguyên tử phần tử với nhau cũng là nguyên nhân làm cho PTFE (teflon) là chất polyme chịu được nhiệt độ cao (trên 340°C mới mềm ra đáng kể), Như vậy phủ Teflon để làm chảo rán không dính rất tốt vì rán thức ăn chỉ cần nhiệt độ trên 200°C một ít là được.

III. Chảo chống dính Teflon có an toàn không?

Cho đến đầu năm 2000 ít ai đặt vấn đề dùng chảo không dính Teflon có hại gì cho sức khỏe không. Nhưng đến năm 2003 nhóm hoạt động môi trường của Mỹ đã gửi thư thỉnh cầu lên ủy ban an toàn thực phẩm Mỹ đề nghị dán giấy cảnh báo lên tất cả các chảo không dính PTFE là dùng chảo này có thể làm chết chim nuôi và hại cho sức khỏe người.

Căn cứ để đưa ra thỉnh cầu này là khi để chảo chống dính quá nóng, khói từ chất chống dính bị cháy bốc lên có thể làm cho chim nuôi trong nhà bị chết, người bị cúm. Nhưng uỷ ban an toàn thực phẩm chỉ nói là để xem xét chứ chưa nhất trí là dán giấy cảnh báo vào chảo chống dính.

 Năm 2005, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ EPA (Environmental Protection Agency) đưa ra dự thảo báo cáo về tác dụng của chất PFOA lên sức khỏe. PFOA là acid pefluorotanic, chất dùng để sản xuất ra nhiều loại fluoropolymer trong đó có PTFE. Như vậy bản thân PTFE (tên hóa học của Teflon)  không phải là chất độc hại nhưng trong quá hình sản xuất cũng như sử dụng PTFE nếu có những sai sót dẫn đến rò rỉ PFOA thì sẽ gây ra những nguy hại liên quan đến sức khỏe con người.

PTFE (Teflon) – Nguồn gốc của chiếc chảo chống dính đầu tiên. Tìm hiểu thêm tại đây

Vì vậy không có cơ sở pháp lý để loại bỏ chảo chống dính PTFE (Teflon) mà chỉ khuyến cáo lưu ý nhà sản xuất không được để PFOA thoát ra ngoài hoặc còn sót lại ở chảo chống dính và khi dùng chảo chống dính không nên dùng nóng quá 260°C cũng như khi lớp chống dính Teflon bắt đầu hư hỏng, long tróc thì không nên dùng nữa.

Việc sản xuất chảo không dính Teflon vẫn tiếp tục phát triển, nhưng để khách hàng yên tâm, ta thấy ở thông tin tiếp thị của sản phẩm thường để là: chảo không dính PTFE nhưng KHÔNG CHỨA PFOA, tức là không sử dụng chất PFOA để sản xuất PTFE mà sử dụng các hóa chất khác.

Tuy vậy chảo không dính sẽ an tâm hơn nếu không có PTFE, mặt khác chảo không dính PTFE vẫn còn những nhược điểm như dễ bong tróc, không bền dễ bị sước khi có thìa, muôi bằng kim loại tiếp xúc trên bề mặt. Vì vậy mà các nhà sản xuất gần đây đã nghiên cứu ra nhiều loại chảo không dính mới.

• Nói tóm lại chảo được phủ lớp chống dính Teflon (PTFE) chỉ gây hại trong trường hợp nồi chảo bị nấu khét, quá lửa trong các món chiên xào nhiệt độ cao, thiếu nước: khói từ chất chống dính có thể làm chết chim và gây cúm ở người.
• PFOA mới là hợp chất có hại, gây ra ung thư, tuyến giáp, sảy thai ở người, PFOA đã bị đốt cháy gần hết trong quá trình sản xuất PTFE nên về cơ bản chảo chống dính Teflon không chứa PFOA sau khi sản xuất, tuy nhiên PFOA vẫn là một chất có hại tới sức khỏe con người, các chính quyền sợ rằng nó sẽ bị thất thoát ra ngoài môi trường trong quá trình sản xuất PTFE nên từ năm 2013, hợp chất PFOA đã bị cấm sử dụng để sản xuất ra PTFE (Teflon).

IV. Các công nghệ chống dính hậu Teflon.

 1. Chảo không dính kim cương của Swiss Diamond

Một nhược điểm của chảo không dính Teflon là bề mặt Teflon không bám dính, không ĐỦ cứng, các dụng cụ kim loại như thìa, muôi, V.V., khi tiếp xúc với bề mặt dễ làm cào sước, làm chóng hư hỏng lớp chống dính.

Hãng Swiss Diamond đưa ra mẹo mới là trộn những hạt kim cương rất nhỏ vào PTFE rồi làm cho PTFE được pha trộn này bám dính lên bề mặt chảo làm bằng nhôm. Kim cương làm đồ trang sức có trong tự nhiên thực tế gồm những nguyên tử C (các bon) liên kết lại theo kiểu cấu trúc kim cương. Từ bột than có thể chế tạo ra bột kim cương được, chỉ cần ép, nén với nhiệt độ cao, áp suất lớn, bột này gồm những hạt rất nhỏ, kích cỡ nanomet nhưng mỗi hạt vẫn cứng như kim cương.

Khi trộn bột kim cương vào PTFE để phủ lên chảo làm bằng nhôm, điều khác biệt chủ yếu của chảo Swiss Diamond so với những chảo Teflon là trên bề mặt của PTFE có nhô lên các hạt kim cương, nằm thưa phân bố đều (hình 3). Bản thân các hạt kim cương không phải là chất chống dính, vai trò chống dính vẫn thuộc về bề mặt của PTFE, nhưng khi có vật cứng cọ sát vào, vật cứng to nên chỉ tiếp xúc với hạt kim cương, nhờ đó chảo của Swiss Diamond vừa không dính vừa chịu được cọ xát tốt. Tuy nhiên loại chảo vẫn có chứa chất PTFE, là chất tuy được xem là an toàn nhưng vẫn khiến nhiều người e ngại.

 2. Chảo không dính Gốm sứ titan (ceramic titanium)

Chảo không dính này rất an toàn, không có PTFE. Từ các chất hữu cơ người ta chế tạo ra một loại gốm sứ bề mặt cứng, không dính và chịu được nhiệt độ cao (gần 300 độ C). Titan nói ở đây là Nitrit titan, một loại hạt tinh thể rất cứng, chỉ kém kim cương một ít. Ở chảo Ceramic titan, gốm sứ đóng vai trò chất không dính, các hạt Nitrit titan đóng vai trò là các hạt cứng nhỏ nổi lên đảm bảo cho bề mặt chảo không bị cào sước.

Chảo không dính gốm sứ titan hiện nay rất được ưa chuộng, tuy giá thành còn cao.

3. Chảo không dính chuẩn tinh thể (Quasicrystal).

Chuẩn tỉnh thể là chất gần như tinh thể, có những tính chất rất đặc biệt. Nhà vật lý người Israel Danny Schectman là người đã tìm ra chuẩn tinh thể và được giải Nobel Hóa năm 2011. Khác với tinh thể, cũng không phải là vô định hình, các nguyên tử trong chuẩn tinh thể sắp xếp tuần hoàn theo một cách riêng nên có thể có các trục đối xứng bậc 5, 7… là những trục đối xứng bị cấm đối với tinh thể bình thường (Hình 5). Bề mặt chuẩn tinh thể vừa rất cứng vừa trơn như mặt kính phủ lên chảo nhôm để làm chảo không dính là rất tốt.

Chảo không dính chuẩn tinh thể hoàn toàn không có PTFE, chịu được nhiệt cao hơn, bề mặt thường sáng bóng sạch sẽ (hình 6). Hiện nay người ta đang tìm cách hạ giá thành để được phổ biến rộng rãi.

Như đã kể trên, chúng ta có thể nhận thấy các công nghệ chống dính xưa và nay luôn có nhiều điểm bất cập và cải tiến liên tục để trở nên tốt hơn. Để chọn một sản phẩm đáng tin cậy, người sử dụng tinh tế cần phải am hiểu các điểm bất lợi của một công nghệ để chọn lựa sản phẩm phù hợp cho mỗi một công việc xác định của mình.

Teflon hay Ceramic là các công nghệ tráng, sẽ được từng nhà sản xuất bổ trợ thêm các nguyên tố như Silic, Nitrit hay Kim cương để gia tăng độ bền cũng như duy trì độ chống dính tốt nhất. Cái đáng quan tâm nhất ở góc độ người sử dụng, là bạn đừng bao giờ để nồi chảo bị sơ ý cháy khét hoặc dùng các vật dụng cứng khiến cho chất chống dính bị phá huỷ cũng như bong tróc, nhé!