家用自動(dòng)洗碗機(jī)洗滌劑成分性能研究

郭曉丹 劉 保

（1. 廣州市日用化學(xué)工業(yè)研究所有限公司，廣東 廣州，510660；2. 廣州市浪奇實(shí)業(yè)股份有限公司，廣東 廣州，510660）

家用自動(dòng)洗碗機(jī)發(fā)明于1929年，經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，作為日常家電在歐美家庭普及率已超過(guò)60%，而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)接受度一直較低，美國(guó)洗碗機(jī)的普及率近80%，而中國(guó)僅為1%，國(guó)內(nèi)洗碗機(jī)業(yè)務(wù)未來(lái)發(fā)展空間較大。隨著技術(shù)進(jìn)步、人們消費(fèi)觀念的改變，未來(lái)洗碗機(jī)業(yè)務(wù)在國(guó)內(nèi)將迎來(lái)較大增長(zhǎng)。隨著人們收入水平提升以及消費(fèi)升級(jí)趨勢(shì)催化，洗碗機(jī)已經(jīng)成為中國(guó)家電行業(yè)增速最快的品類(lèi)。

洗碗機(jī)清洗去除餐具上的污垢主要憑借強(qiáng)勁的水流在三維立體空間產(chǎn)生的噴射作用、加溫水的熱能作用、洗滌劑的除油去污作用，這三種作用相互協(xié)同完成。由于洗碗機(jī)洗滌方式的特殊性（低泡、高溫），洗碗機(jī)必須使用專(zhuān)用的洗滌劑，普通的手洗餐具用洗滌劑并不可以用于洗碗機(jī)。因此，機(jī)洗用餐具洗滌劑需要另外設(shè)計(jì)。

根據(jù)洗碗機(jī)洗滌劑配方中成分含量的多寡順序排列，它的主要成分有助洗劑、非離子表面活性劑、酶制劑、高分子聚合物分散劑、氧化劑等[1]。

助洗劑：在洗碗機(jī)專(zhuān)用洗滌劑中助洗劑含量可高達(dá)30%～60%，主要有4種作用：螯合作用（使水中含有的鈣、鎂離子被螯合處于溶解狀態(tài)，防止形成鈣、鎂難溶鹽沉淀而對(duì)餐具造成污染）、堿性介質(zhì)作用（在堿性介質(zhì)中有利于油脂皂化反應(yīng)的發(fā)生、油脂污垢的乳化、分散去除）、協(xié)同作用（與表面活性劑發(fā)生協(xié)同作用，可減少表面活性劑用量和提高清潔劑的清洗去污能力）、分散作用（助洗劑對(duì)污垢粒子懸浮分散在水中有穩(wěn)定作用）[2]。

非離子表面活性劑：在洗碗機(jī)洗滌劑中表面活性劑含量很低，主要作用是潤(rùn)濕和幫助污垢分散并防止其再沉積到餐具表面，使用的表活必須是低泡沫和耐氧化的非離子表面活性劑，因?yàn)槿绻谙赐霗C(jī)的噴射水流中含有泡沫的話(huà)，就會(huì)極大地降低噴射壓力而使清洗效率降低[3-4]。

氧化劑：主要作用是分解有色污垢使之被去除和殺菌消毒的效果，使用的氧化劑有次氯酸鈉、過(guò)硼酸鈉、過(guò)碳酸鈉等。

高分子聚合物分散劑：使水中含有的鈣、鎂離子被螯合處于溶解狀態(tài)，防止形成鈣、鎂難溶鹽沉淀而對(duì)餐具造成污染，減少螯合劑的添加量。

酶制劑：可提高去污效果，選用的酶必須是在堿性液體環(huán)境下和較高的清洗溫度下能保持活性穩(wěn)定的酶種。

本文主要討論家用自動(dòng)洗碗機(jī)洗滌劑中常用的洗滌劑成分在去污力和對(duì)玻璃水垢形成的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

碳酸鈉（廣東南方堿業(yè)股份有限公司）、碳酸氫鈉（湖北雙環(huán)科技股份有限公司）、五水偏硅酸鈉（上海躍達(dá)實(shí)業(yè)有限公司）、乙二胺四乙酸四鈉（巴斯夫）、三聚磷酸鈉（湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司）、檸檬酸鈉（濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司）、谷氨酸二乙酸四鈉（諾力昂）、甲基甘氨酸二乙酸鈉鹽（甲基甘氨酸二乙酸鈉鹽、巴斯夫）、蛋白酶（Novozymes）、淀粉酶（Novozymes）、脂肪醇聚氧烷基醚（巴斯夫）、脂肪醇BO-PO嵌段聚醚（陶氏化學(xué)）、445NG（丙烯酸均聚物、沈陽(yáng)新奇日化）、馬來(lái)酸-丙烯酸共聚合物鈉鹽（巴斯夫）。

ME204型分析天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）；DHG-90701A型電熱恒溫古風(fēng)干燥箱（上海一恒技儀器工業(yè)研究所）； M1洗碗機(jī)（Midea）。

1.2 性能測(cè)試

1.2.1 去污力性能測(cè)試

根據(jù)“GB/T 20290-2016《家用洗碗機(jī)洗滌性能測(cè)試》”對(duì)原料在家用洗碗機(jī)洗滌劑原料做去污力。

測(cè)試條件：75ppm水和250ppm硬水條件分別測(cè)試。

評(píng)價(jià)方法：測(cè)試結(jié)果通過(guò) “清潔指數(shù)”評(píng)價(jià)，清潔指數(shù)越高，則說(shuō)明樣品在洗碗機(jī)中清潔力越好，滿(mǎn)分為5分，接近5分則去污力越好。

測(cè)試用量：?jiǎn)卧暇?00%活性物6g換算測(cè)試。

1.2.2 對(duì)玻璃杯潔凈力和水垢測(cè)試

通過(guò)以上去污力測(cè)試后，取出玻璃杯觀察玻璃杯表面潔凈情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 去污性能評(píng)價(jià)

通過(guò)清潔指數(shù)評(píng)價(jià)各原料在洗碗機(jī)中對(duì)測(cè)試污垢的去污效果，滿(mǎn)分為5分，越接近5分則去污力越好。在餐具上涂抹的污垢主要有黃油、烘干的雞蛋黃、混合肉（按比例混合的豬肉、牛肉、蛋黃、水）、烘干的牛奶、烘干的菠菜、烘干的麥片粥、烘干的茶漬，處理后的餐具舉例如圖1。

圖1

以下測(cè)試在不同水硬度條件下，分別對(duì)比堿性助劑、螯合劑、酶制劑、高分子聚合物分散劑、非離子表面活性劑的去污力。

（1）堿性助劑、氧化劑測(cè)試結(jié)果如圖2。

圖2 堿性助劑、氧化劑去污力對(duì)比

從圖2可知，在無(wú)任何洗滌劑劑情況下，單純借助洗碗機(jī)高溫70～80℃和高壓噴淋，是無(wú)法洗干凈餐具上面的食物污垢的。在高溫水清洗下，黃油在該洗滌溫度下容易溶化在水中，多次沖洗后較易完全去除。高溫和多次沖洗能清洗50%左右烘干的雞蛋污垢，而對(duì)于其他頑固污垢如烘干的菠菜、混合肉、麥片粥、牛奶、茶漬則較難去除，特別是250ppm硬水下，水中鈣、鎂離子的存在明顯降低洗滌性能，借助洗碗機(jī)的高溫和長(zhǎng)時(shí)間沖洗已經(jīng)無(wú)法去除污垢。所以，在無(wú)任何洗滌劑情況下，清潔指數(shù)最低，去污力非常差，只能去除少量的烘干的雞蛋黃污垢和黃油。因此，需要加入洗滌劑輔助洗滌。

由圖可知，在堿性助劑中，五水偏硅酸鈉清潔指數(shù)最高，碳酸鈉和碳酸氫鈉相對(duì)弱。在此同時(shí)對(duì)比了氧化劑過(guò)碳酸鈉做對(duì)比測(cè)試，過(guò)碳酸鈉兼具了堿性助劑和氧化劑的功能，具有與碳酸鈉相同的去污力外還對(duì)茶漬有明顯去污作用，即時(shí)在硬水條件下仍然對(duì)茶漬有較好的去污力，過(guò)碳酸鈉對(duì)其他污垢也有去污效果，與碳酸鈉相當(dāng)。餐具中含有的茶漬、咖啡、果汁等有色污漬的去污，可以借助氧化劑進(jìn)行有效去除。

（2）螯合劑去污力測(cè)試結(jié)果如圖3。

圖3 不同螯合劑去污力對(duì)比

加入螯合劑成分后去污力明顯提高，大部分螯合劑清潔指數(shù)高于4分，檸檬酸鈉則相對(duì)較差。螯合劑能去除大部分污垢，除了烘干的菠菜。通過(guò)前面的清潔指數(shù)看，螯合劑清潔指數(shù)比堿性助劑高主要表現(xiàn)在螯合劑對(duì)茶漬、牛奶和肉污垢有更強(qiáng)的清潔效果。

同比之下，螯合劑甲基甘氨酸二乙酸鈉鹽、三聚磷酸鈉、EDTA-4Na、谷氨酸二乙酸四鈉相對(duì)來(lái)說(shuō)去污力較好，因此清潔指數(shù)較高，而檸檬酸鈉則去污力相對(duì)較弱。

（3）酶制劑去污力測(cè)試結(jié)果如圖4。

圖4 酶制劑去污力對(duì)比

蛋白酶、淀粉酶對(duì)特定污垢有清潔作用，清潔指數(shù)中等，蛋白酶對(duì)雞蛋污漬、肉污漬、牛奶污漬等蛋白污漬有較強(qiáng)的去污作用，對(duì)小部分的麥片有去污效果，對(duì)烘干的茶、菜無(wú)去污作用。淀粉酶對(duì)于麥片、米飯等淀粉污垢有明顯針對(duì)性去污效果，對(duì)茶、菜、肉類(lèi)無(wú)去污作用。因此，為更有效去除餐具表面的蛋白污垢和淀粉污垢，在洗滌劑中建議將蛋白酶和淀粉酶復(fù)配使用。

（4）高分子聚合物分散劑去污力測(cè)試結(jié)果如圖5。

圖5 高分子聚合物分散劑去污力對(duì)比

所選擇的兩款高分子聚合物清潔指數(shù)分?jǐn)?shù)看，馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物較丙烯酸均聚物清潔指數(shù)略高。分散劑對(duì)污垢粒子懸浮分散在水中有穩(wěn)定作用，對(duì)污垢有很強(qiáng)的分散能力，對(duì)鈣、鎂離子有很好的螯合能力，分散劑的添加可以減少堿性助劑和螯合劑的添加量。

（5）非離子表面活性劑去污力對(duì)比如圖6。

圖6 不同非離子表面活性劑去污力對(duì)比

選擇兩種專(zhuān)用于家用自動(dòng)洗碗機(jī)洗滌劑的低泡耐堿性非離子表面活性劑對(duì)比去污力，結(jié)果如圖6。

由圖可見(jiàn)，所選擇的兩款非離子表面活性劑脂肪醇聚氧烷基醚和脂肪醇BO-PO嵌段聚醚清潔指數(shù)都比較低，在2分左右，僅能清洗少部分雞蛋和麥片（黃油在洗碗機(jī)高溫洗滌下能去除），對(duì)于肉、牛奶、菠菜、茶漬污垢幾乎沒(méi)有去污效果，相對(duì)于前面的洗滌成分是去污力最弱的。非離子表面活性劑在洗碗機(jī)過(guò)程中，對(duì)去污力不是主導(dǎo)作用，一般來(lái)說(shuō)非離子表面活性劑在機(jī)洗餐具洗滌劑中含量很低，它的主要作用是潤(rùn)濕餐具和幫助污垢分散并防止其再沉淀到餐具表面。使用的表活必須是低泡、耐氧化、耐堿性的。

在250ppm硬水洗滌條件下，去污力均略有下降，堿性助劑清潔指數(shù)降低較為明顯，螯合劑下降較小，高分子聚合物分散劑、氧化劑、酶制劑和非離子表活的清潔指數(shù)則變化不大。

2.2 單原料對(duì)玻璃杯清潔力及水垢影響

對(duì)比幾個(gè)堿性助劑和螯合劑單原料在250ppm洗滌情況下，對(duì)玻璃杯表面污垢清潔效果及水垢影響，測(cè)試結(jié)果如圖7。

圖7

在250ppm硬水洗滌條件下，若在無(wú)洗滌劑情況下單純使用水洗滌，玻璃杯表面很不光亮，污垢仍然殘留在表面。使用堿性助劑（五水偏硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉）的洗滌后表面容易出現(xiàn)一層“白霧”狀水垢（可能有碳酸鹽垢、硅酸鹽垢），碳酸鈉洗滌后碳酸垢尤為明顯。而使用螯合劑EDTA-4Na、谷氨酸二乙酸四鈉、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉洗滌，由于能夠螯合水中鈣鎂離子，在250ppm條件下洗滌，相對(duì)光亮，沒(méi)有呈現(xiàn)霧狀。

3 結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)單原料在家用自動(dòng)洗碗機(jī)中的去污性能和玻璃杯水垢影響情況測(cè)試可知，綜合考慮去污效果、水垢、泡沫等性能以及成本，可以堿性助劑為主導(dǎo)搭配螯合劑和少量的酶制劑（蛋白酶、淀粉酶）、少量高分子聚合物分散劑以及氧化劑配制專(zhuān)用于家用自動(dòng)洗碗機(jī)的餐具洗滌劑。