噴淋式洗碗機洗滌性能影響因素研究

張 樸

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

近幾年洗碗機品類保持了較好的增長勢頭，洗碗機市場進入快速發(fā)展通道。原因主要歸咎于以下兩個方面的結(jié)合，從用戶需求方面：隨著消費者的收入水平的提高，消費者開始主動追求生活的高品質(zhì)，對能夠解決生活中很多麻煩的洗碗機有了更主動的渴望；從技術(shù)方面：洗碗機制造廠家開始研究中國消費者，挖掘中國用戶的潛在的特色需求，根據(jù)這些需求采用自主創(chuàng)新的方式為中國消費者定制產(chǎn)品，設(shè)計適合中國家庭使用的高性能洗碗機。洗碗機技術(shù)升級方向堪稱多元化，已確立重油污清洗、快速洗、烘干等主要技術(shù)升級方向［1］。

洗滌性能也稱潔凈性能是指洗碗機對臟污餐具的清洗能力。洗滌性能是洗碗機性能指標(biāo)中的核心指標(biāo)，亦是洗碗機產(chǎn)品存在的基礎(chǔ)。洗碗機洗滌性能直接影響著消費者的購買行為以及購買洗碗機后的使用體驗效果。

1 噴淋式洗碗機洗滌原理分析

洗碗機按洗滌原理分為噴淋式、超聲波式、渦流式，目前主流洗碗機均采用噴淋式，噴淋式洗碗機通過高溫高壓水流對餐具表面進行360°機械沖刷，同時利用洗滌劑(洗碗粉、洗碗液、洗碗塊）對餐具表面油污和殘渣的分解，加之熱水對食物殘渣的浸泡澎化，使得油污和殘渣迅速分解與脫落，并達到清潔與除菌的雙重效果。

1）水流機械作用。水流在洗滌泵的驅(qū)動下加速增壓，高壓高速水流呈噴射狀態(tài)對餐具表面直接進行沖刷。同時高壓高速水流噴射至餐具及內(nèi)膽后的反射對餐具表面的沖刷也起到一定的輔助清洗作用。

2）化學(xué)作用。首先進入洗碗機的自來水通過含有離子交換樹脂的軟水器，鈣、鎂離子與樹脂發(fā)生置換反應(yīng)改善水質(zhì)，為皂化反應(yīng)提供條件，使洗滌劑充分發(fā)揮作用，另外還可以降低水的硬度防止水垢的產(chǎn)生，延長洗碗機的使用壽命。此外在洗碗機洗滌過程中加入洗滌劑與餐具中油脂進行堿性皂化反應(yīng)，使油污容易脫離餐具，增加清洗效果。

3）熱能作用。高溫度的熱水，水分子無規(guī)則運動加劇，從而水分子擴散速度加快，使殘渣松動，容易清洗。另外一般用餐后的碗都存在油污，在常溫下呈固態(tài)，因熱水的溫度比固態(tài)油的熔點要高，會使其熔化方便清洗。

研究表明在去污過程中水流機械能的清洗作用占全部清洗作用的 58 %，而化學(xué)清洗劑的作用占15 %［2］，熱能作用及其他占27 %。影響洗凈最主要的因素為水流機械作用，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時重點關(guān)注與其相關(guān)的設(shè)計因素。

2 洗碗機洗滌性能的評價方法

洗滌性能的評價方法可參考國標(biāo)GB/T 20290-2016的要求，該標(biāo)準對洗滌性能的一般要求和目的、負載、污染物、污染物的制備和使用、裝載和運行及評估等進行了詳細描述及規(guī)定，表1為洗滌性能的評分標(biāo)準。采用標(biāo)準的評價方法的優(yōu)點是能較全面的評價洗碗機的洗滌性能，缺點是結(jié)果會受測試評價人員主觀因素影響、并且測試周期較長、污染物制備相對復(fù)雜并需要使用專門設(shè)備和儀器。

應(yīng)用流體動力學(xué)軟件 Fluent 對洗碗機的清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行仿真分析［3］的方法也可對洗碗機的洗滌性能進行初步評價，該方法比較快捷但需要大量的測試準備工作。劉任先提出了平板沖洗法［4］，平板沖洗法將一塊涂刷墨汁（或其它顏料）且干后的平板放置在洗碗機腔內(nèi)一定高度處，這一高度值可根據(jù)餐具在洗碗機內(nèi)的洗滌位置來確定。然后打開洗碗機按規(guī)定程序沖洗，沖洗后將在平板上留下一道道沖出的發(fā)白的同心圓由這些沖洗出的一道道發(fā)白的同心圓明亮度及分布，即可直觀清楚地判定洗碗機的洗凈度及其洗凈死區(qū)，該方法對評價洗碗機的水流機械作用有一定的參考意義。以上幾種方法各有優(yōu)缺點，在實際設(shè)計時可以先使用仿真的方法初步確定方案，然后通過平板沖洗法進行對比驗證，最后按標(biāo)準測試方法進行綜合測試評價。

3 洗滌性能的產(chǎn)品設(shè)計影響因素

1）噴淋系統(tǒng)。噴淋系統(tǒng)作為洗碗機的主要功能組件，其設(shè)計水平直接影響著洗碗機的洗滌性能。噴淋系統(tǒng)一般由噴臂、內(nèi)水管、分水閥、水杯、洗滌泵組成。噴臂類型有旋轉(zhuǎn)噴臂、局部加強噴臂、固定位置噴臂等，其中旋轉(zhuǎn)噴臂使用為廣泛，旋轉(zhuǎn)噴臂是通過水流反作用力驅(qū)動噴臂旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)水流在洗碗機內(nèi)部的全覆蓋。實驗表明流量q與流速v2對洗碗機的洗凈度的影響大致等價［4］，噴臂設(shè)計時，需要綜合考慮噴孔角度、形狀、及大小。噴孔的角度主要影響水流噴射殘渣的方向及噴臂的旋轉(zhuǎn)速度，噴孔的形狀主要影響水流的覆蓋范圍，噴孔的大小影響著洗滌泵運行時的實際壓力，決定著洗滌泵在流量特性曲線上的實際工作點，從而影響水流流量及流速。

2）碗籃擱架（裝載系統(tǒng)）。碗籃擱架是為餐具提供擺放和支撐并容納餐具的組件，碗籃擱架設(shè)計上的缺陷會使餐具與碗籃不匹配，導(dǎo)致餐具清洗不徹底。碗籃擱架影響洗滌性能的主要因素有餐具固定架間距、角度、高度、擺放位置。飯碗、面碗、盤子等不同類型餐具的間接、角度、高度等要求不同。

3）過濾系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)主要有平面過濾器、粗過濾器、微過濾器組成，過濾系統(tǒng)主要是通過減少二次污染對洗滌性能產(chǎn)生影響的。二次污染即污染物通過過濾系統(tǒng)進入噴淋系統(tǒng)，并隨著洗滌水噴到其他餐具上。過濾系統(tǒng)影響洗滌性能主要有微過濾器網(wǎng)孔大小及通流面積、平面過濾器表面光滑程度、過濾網(wǎng)清潔方式。

4）進排水系統(tǒng)。進排水系統(tǒng)包括進水閥、呼吸器、軟水器、排水泵、單向閥等組成，該系統(tǒng)主要為洗碗機提供干凈的洗滌水及排出污水。自來水通過進水閥、呼吸器、軟水器進入洗碗機內(nèi)部，軟水器內(nèi)部樹脂與鈣鎂離子產(chǎn)生置換反應(yīng)，改善水質(zhì)的同時降低水的硬度，對洗滌性能提升提供基礎(chǔ)條件；洗滌后的污水在排水泵的作用下排出洗碗機，在排水管道上設(shè)置單向閥可防止污水倒流進入噴淋系統(tǒng)從而造成二次污染影響洗滌性能。

表1 清潔試驗評估

5）洗滌程序（時序）。洗滌程序包括洗滌階段的設(shè)置及劃分、加熱溫度高低、洗滌劑投放時間等。影響洗滌性能的洗滌程序因素主要包括洗滌階段的設(shè)置，洗滌階段一般分預(yù)洗、主洗、漂洗（冷漂、熱漂）、干燥階段，增加洗滌階段一般能提高洗滌性能，但同時水耗或能耗會增加；洗滌溫度的設(shè)置要根據(jù)污染物的溶解溫度及洗滌劑活性的最佳溫度綜合確定。

6）洗滌劑。洗滌劑主要形式有洗碗粉、洗碗液、洗碗塊等，影響洗滌性能的主要是洗滌的添加量及洗滌劑的成分。洗滌劑作用的充分發(fā)揮需要洗滌程序的配合。

4 結(jié)論

本文結(jié)合噴淋式洗碗機的工作原理，對影響洗滌性能的水流機械作用、化學(xué)作用、熱能作用進行了詳細分析；同時對不同洗滌性能評價方法的優(yōu)缺點進行了對比分析，最后針對洗碗機產(chǎn)品設(shè)計因素對洗滌性能的影響進行了詳細說明。本文對洗碗機產(chǎn)品的開發(fā)具有一定的參考意義，同時對洗滌性能的提升提供了改善途徑及方向。