CC BY
118
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
УДК 648.545
Современные комбинированные средства для посудомоечных машин
В. В. Коляда, к. ф.-м. н., доцент каф. «Бытовая техника», e-mail: vadimko@list.ru
ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва
Рассмотрены комбинированные средства для посудомоечных машин, которые эволюционировали от относительно простых по составу таблеток «3 в 1» (моющее средство, ополаскиватель, соль для снижения жесткости) до многофункциональных расходных материалов, а также современные модели посудомоечных машин, которые способны автоматически распознавать применение комбинированных средств и адаптировать к ним программу работы.
The author examines the combined agents for dishwashers, which have evolved from relatively simple 3 in 1 tablets (detergent, softener, and salt to reduce rigidity) to the multifunctional consumables. In addition, the study discusses new models of dishwashers that automatically detect the use of combined agents and choose the appropriate program.
Ключевые слова: посудомоечные машины, комбинированные средства, ополаскиватель.
Keywords: dishwashers, combined agents, rinser.
Введение
Парк бытовых посудомоечных машин в России растет с каждым годом. Эту тенденцию не смог изменить даже экономический кризис: так, по данным ОЖ (проект ОЖ ТЕМАХ), в первом квартале 2009 г. наблюдалось снижение продаж по всем категориям крупной бытовой техники, за исключением посудомоечных машин, продажи которых показали прирост по сравнению с первым кварталом 2008 г. [1]. Соответственно, растет и потребление расходных материалов для этих машин, особое место среди которых занимают так называемые комбинированные средства (КС), содержащие компоненты различного функционального назначения, например, ингибиторы коррозии серебра, компоненты для защиты стекла, а также для очистки самой посудомоечной машины.
Основную долю российского рынка КС для посудомоечных машин занимает продукция германской компании Reckitt Benckiser, выпускаемая под марками Calgonit, Finish и др. Средства данного типа прошли сложный эволюционный путь от относительно простых по составу таблеток «3 в 1» до продуктов Max-in-1, All-in-1 и т.п. (общее название X-in-1), представляющих собой сложный комплекс химических веществ (рис. 1).
Моющие компоненты КС
Для нормальной работы посудомоечной машины необходимы расходные средства трех категорий: моющие средства, средства для ополаскивания посуды и специальная соль [2, 3].
Моющее средство служит для удаления с посуды остатков жира, крахмала, белка, чая, кофе и прочих загрязнений. Каждый компонент моющего средства выполняет свою функцию: например, входящие в состав стандартного моющего средства Calgonit Power Powder щелочные компоненты (карбонаты и силикаты) обеспечивают разбухание частиц загрязнений, а отбеливатели и энзимы - их разрушение (рис. 2). Отбеливающее вещество раз-
Рис. 1. Комбинированное
средство All-in-1
Карбонаты,
силикаты
і і
Набухание
Отбеливатель,
энзимы
г ---------,
JL
о
о
г ~ ------1
Разрушение
ПАВ, основные компоненты
« 9_Р
Диспергирование
Рис. 2. Действие на загрязнения различных моющих компонентов
рушает на посуде следы окрашенных веществ (например, чая) путем их окисления, энзим амилаза расщепляет молекулы крахмала с образованием растворимых в воде молекул глюкозы, энзим протеаза расщепляет молекулы белков с образованием растворимых в воде аминокислот. Энзимы действуют по принципу катализаторов и наиболее эффективно работают при температуре около 50 °С.
Основные моющие компоненты - поверхностно-активные вещества (ПАВ) и фосфаты обеспечивают диспергирование частиц загрязнений, т.е. их отделение в моющий раствор, одновременно предотвращая их повторное оседание на поверхности посуды.
Ополаскивающие компоненты КС
Средства для ополаскивания предназначены для придания блеска поверхности посуды и облегчения процесса сушки. Входящие в их состав неионогенные ПАВ уменьшают поверхностное натяжение воды, в результате чего капли воды растекаются тонким слоем по поверхности посуды. Этот слой, во-первых, быстрее испаряется, а во-вторых, незаметен на посуде.
Неионогенные ПАВ с низким пенообразова-нием (этоксилированный жирный спирт, жирный спирт-этиленоксид/пропиленоксид, блок-полимеры этиленоксид/пропиленоксид) составляют 10...20 % средства для ополаскивания. Еще 2.5 % - это гид-ротропные вещества (кумолсульфонат, толуол-сульфонат), от 1 до 10 % - кислоты (лимонная, фосфорная), менее 1 % - стабилизаторы дисперсии (изотиазолиноны, сорбат) и около 80 % - вода.
Обычный жидкий ополаскиватель заливается в специальный отсек дозатора, расположенного на внутренней стороне дверцы машины. На определенном этапе программы крышка отсека открывается и ополаскиватель попадает на посуду. Ополаскиватель же, входящий в состав моющих
средств X-in-1, поступает к посуде при растворении таблетки. Механизм его действия получил название Carry Over Technology: высвободившиеся уже на этапе основной мойки неионогенные ПАВ «прилипают» к посуде и стенкам посудомоечной машины, образуя тонкий слой, который начинает частично растворятся на стадии промежуточного ополаскивания и продолжает активно работать на стадии основного ополаскивания.
Компоненты КС для снижения жесткости воды
Высокая жесткость воды крайне негативно сказывается на результатах мойки посуды: ионы кальция и магния, присутствию которых вода обязана своей жесткостью, снижают активность моющего средства. Кроме того, на посуде и деталях посудомоечной машины образуется известковый налет. Отложения же извести на нагревательных элементах не только уменьшает эффективность их работы и повышает расходы на электричество, но и сокращает срок службы машины.
Мерой жесткости воды служит концентрация так называемых «солей жесткости», измеряемая в немецких (°d) или французских (°f) градусах жесткости. Считается, что показатель жесткости воды в домах 95% жителей Европы ниже 21 °d.
Для снижения жесткости воды в посудомоечных машинах имеются специальные устройства (декальцификаторы), наполненные гранулами ионообменной смолы. Она заменяет в солях жесткости ионы кальция и магния на ионы натрия, соли которого прекрасно растворимы в воде и уносятся из машины с отработанным моющим раствором. Однако после этого соль нужно восстановить (регенерировать), чтобы машина была готова к следующему рабочему циклу. Для этого в контейнер под днищем машины время от времени засыпают специальную соль. В ее состав входит особо чистый хлорид натрия (NaCl) строго определенного гранулометрического состава (чаще всего выпаренная в виде кристаллов морская соль).
Вещества, смягчающие воду, входят в состав многофункциональных КС X-in-1. Однако это уже не хлорид натрия, а увеличенное количество фосфатов и такие дополнительные компоненты, как фосфонаты и поликарбоксилаты, которые смягчают воду вместо соли. В нормальном режиме мойки таблетки обеспечивают смягчение воды вплоть до значений показателя жесткости 21 °d. И лишь в случае, если в доме у потребителя вода еще более жесткая, дополнительно к таблеткам нужно использовать соль.
Современные комбинированные средства для посудомоечных машин
Дополнительные компоненты КС
В отличие от первых КС «3 в 1» (появились на рынке в 2003 г.) современные средства X-in-1 содержат целый набор новых добавок, в число которых, например, входит усилитель действия моющего средства Power Booster, средства для защиты стекла и посуды с декором, а также ингибитор коррозии серебра. Защита стекла обеспечивается двухвалентными ионами цинка Zn2+, которые заполняют неровности на поверхности стекла и защищают стекло от коррозии, продлевая срок службы изделий из стекла.
Защита серебра обеспечивается солями азота, входящими в компонент БТА (бензотриазол). Эти соли покрывают поверхность серебра защитной пленкой, исключая взаимодействие металла с серными соединениями.
Рис. 3. Эволюция комбинированных средств для посудомоечных машин
Более того, таблетка теперь содержит и средство для очистки самой посудомоечной машины. В его состав входят ПАВ и некоторые кислоты (например, лимонная кислота), с помощью которых с внутренних поверхностей машины эффективно удаляются отложения минеральных веществ и жира.
Эволюция КС для посудомоечных машин превратила эти средства в совершенный химический комплекс (рис. 3). Так, если таблетки «3 в 1» описывались достаточно простой формулой (белый слой - соль, голубой - моющее средство, шарик - ополаскиватель), то в таблетках X-in-1 нового поколения уже нет такого жесткого разделения функций между красным шариком (red pill) и слоями таблетки. Например, основной компонент ополаскивателя (неиногенный ПАВ) содержится в белом слое, а его вспомогательные компоненты -в шарике и синем слое. Поэтому действие всех компонентов КС начинается одновременно, на этапе основной мойки (рис. 4).
Рис. 4. Действие компонентов КС во время цикла работы машины
Растворение шарика, содержащего в качестве основного компонента энзим протеазу, идет при мойке намного быстрее, чем растворение остальной таблетки. Это позволяет энзиму сработать в благоприятных условиях - при более низкой температуре и в отсутствие ингибирующего действия кислородсодержащего отбеливателя.
Что же касается белого и синего слоев, то во всех таблетках X-in-1 нового поколения оба они, а также шарик red pill, содержат как моющие, так и водосмягчающие компоненты. Распределение этих веществ во всех трех частях таблетки необходимо для стабилизации плохо совместимых ингредиентов.
Упомянутая выше функция Power Buster обеспечивается присутствием фермента амилаза и дополнительным содержанием фермента протеаза в синем слое. Основными задачами усилителя действия Power Booster является улучшение результатов очищения посуды, особенно в случае пригоревших остатков пищи, а также устранение необходимости замачивания и предварительного очищения посуды вручную. В том же синем слое таблетки находится и большинство дополнительных компонентов (для защиты серебра, стекла и т.д.), количество которых разное для различных таблеток X-in-1 нового поколения.
Режим «КС» посудомоечных машин
Внедрение КС в практику машинного мытья посуды сопровождалось рядом проблем. Циклограммы работы посудомоечных машин были рассчитаны на обычные средства, поэтому случалось, что результаты сушки оказывались неудовлетворительными, поскольку ополаскиватель КС растворялся еще до того, как начиналось последнее полоскание посуды. На коротких программах моющее средст-
Рис. 5. Отсек DosageAssist для размещения КС в посудомоечных машинах Bosch ActiveWater
во оставалось на посуде вместе с пятнами, которые оно не успевало смыть из-за несоответствия продолжительности программы периоду растворения таблетки.
Для решения проблемы в некоторых КС было применено покрытие шарика таблетки специальным защитным слоем, замедляющим его растворение. Параллельно с этим разработчики посудомоечных машин искали конструктивные решения, направленные на то, чтобы «научить» их распознавать факт применения КС (в идеале - без участия пользователя).
Так, в посудомоечных машинах производства германского концерна BSH (торговые марки Bosch, Siemens, Neff и др.) программа мытья посуды автоматически изменяется в зависимости от типа применяемого моющего средства (функция Auto 3-in-1). Специальный сенсор машины распознает наличие в дозаторе таблетки обычного жидкого ополаскивателя, не требуя нажатия специальной кнопки или переключения вручную рычажка, как в моделях других производителей.
Особенностью посудомоечных машин BSH является то, что при работе с КС не происходит отключения системы снижения жесткости воды (поток моющего раствора через декальцификатор с гранулами ионообменной смолы не перекрывается), что позволяет успешно выполнять мытье посуды с использованием КС даже в жесткой воде. Успешно решена и другая проблема: ранее таблетка КС свободно падала на дно моечной камеры и могла попасть между двумя предметами посуды, что помешало бы полному ее растворению и негативно сказалось на результатах мытья. Новые посудомоечные машины серии ActiveWater исключают такую ситуа-
цию. Во время процесса мытья таблетка попадает в специальный отсек DosageAssist, расположенный на верхнем коробе, и свободно растворяется под действием направленных струй воды (рис. 5). Мытье посуды выполняется по классу эффективности А благодаря оптимизированному и контролируемому процессу растворения КС.
В посудомоечных машинах фирмы Miele для активации функции Intelligent 3-in-1 (работа с КС) требуется нажать специальную кнопку. Система снижения жесткости воды также продолжает работу, однако потребление соли при применении КС снижается примерно на 25%.
Программа Multi tab посудомоечных машин Electrolux оптимизирует работу машины при использовании КС. При активации программы Multi tab нажатием соответствующей кнопки автоматически отключается подача жидкого ополаскивателя, а длительность программ мойки посуды и значения температуры нагрева воды изменяются таким образом, чтобы достичь наилучшего результата мойки и сушки на коротких и деликатных программах. Одновременно ионообменник устанавливается на самый низкий уровень, а индикаторы наличия соли и ополаскивателя отключаются (в машинах других производителей отключение индикаторов выполняется вручную).
В основе устройства для автоматического распознавания таблетки КС (например, устройства Multi tablet switch посудомоечных машин Whirlpool) лежит принцип механической деформации эластичной стенки отсека дозатора, в который помещается таблетка. Деформируясь под тяжестью таблетки, стенка замыкает контакты микровыключателя, что служит сигналом о наличии КС в отсеке [4].
Таким образом, совершенствование многофункциональных комбинированных средств для машинной мойки посуды в сочетании с конструктивной модификацией самих посудомоечных машин позволило сделать еще один шаг к удовлетворению запросов потребителей, связанных с автоматизацией этого процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рынок электробытовой техники и электроники (результаты проекта GfK TEMAX в России по первому кварталу 2009 г.) URL:
http://www.irvispress.ru/cgi/index/review/electronics/gfk 1 quarter
2. Коляда В. В. Без чего не помыть посуду // Потребительский компас. 2005. № 1. С. 64 - 65.
3. Коляда В. В. Таблетка для посуды // Потребительский компас. 2009. № 5(27). С. 50 - 51.
4. Европейская патентная заявка ЕР 1 897 482 А1, 12.03.2008, Int.Cl. A47L 15/44.
Поступила 03.03.2010 г.
