喷淋式洗碗机洗涤性能影响因素研究

张 朴

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

近几年洗碗机品类保持了较好的增长势头，洗碗机市场进入快速发展通道。原因主要归咎于以下两个方面的结合，从用户需求方面：随着消费者的收入水平的提高，消费者开始主动追求生活的高品质，对能够解决生活中很多麻烦的洗碗机有了更主动的渴望；从技术方面：洗碗机制造厂家开始研究中国消费者，挖掘中国用户的潜在的特色需求，根据这些需求采用自主创新的方式为中国消费者定制产品，设计适合中国家庭使用的高性能洗碗机。洗碗机技术升级方向堪称多元化，已确立重油污清洗、快速洗、烘干等主要技术升级方向［1］。

洗涤性能也称洁净性能是指洗碗机对脏污餐具的清洗能力。洗涤性能是洗碗机性能指标中的核心指标，亦是洗碗机产品存在的基础。洗碗机洗涤性能直接影响着消费者的购买行为以及购买洗碗机后的使用体验效果。

1 喷淋式洗碗机洗涤原理分析

洗碗机按洗涤原理分为喷淋式、超声波式、涡流式，目前主流洗碗机均采用喷淋式，喷淋式洗碗机通过高温高压水流对餐具表面进行360°机械冲刷，同时利用洗涤剂(洗碗粉、洗碗液、洗碗块）对餐具表面油污和残渣的分解，加之热水对食物残渣的浸泡澎化，使得油污和残渣迅速分解与脱落，并达到清洁与除菌的双重效果。

1）水流机械作用。水流在洗涤泵的驱动下加速增压，高压高速水流呈喷射状态对餐具表面直接进行冲刷。同时高压高速水流喷射至餐具及内胆后的反射对餐具表面的冲刷也起到一定的辅助清洗作用。

2）化学作用。首先进入洗碗机的自来水通过含有离子交换树脂的软水器，钙、镁离子与树脂发生置换反应改善水质，为皂化反应提供条件，使洗涤剂充分发挥作用，另外还可以降低水的硬度防止水垢的产生，延长洗碗机的使用寿命。此外在洗碗机洗涤过程中加入洗涤剂与餐具中油脂进行碱性皂化反应，使油污容易脱离餐具，增加清洗效果。

3）热能作用。高温度的热水，水分子无规则运动加剧，从而水分子扩散速度加快，使残渣松动，容易清洗。另外一般用餐后的碗都存在油污，在常温下呈固态，因热水的温度比固态油的熔点要高，会使其熔化方便清洗。

研究表明在去污过程中水流机械能的清洗作用占全部清洗作用的 58 %，而化学清洗剂的作用占15 %［2］，热能作用及其他占27 %。影响洗净最主要的因素为水流机械作用，在产品开发设计时重点关注与其相关的设计因素。

2 洗碗机洗涤性能的评价方法

洗涤性能的评价方法可参考国标GB/T 20290-2016的要求，该标准对洗涤性能的一般要求和目的、负载、污染物、污染物的制备和使用、装载和运行及评估等进行了详细描述及规定，表1为洗涤性能的评分标准。采用标准的评价方法的优点是能较全面的评价洗碗机的洗涤性能，缺点是结果会受测试评价人员主观因素影响、并且测试周期较长、污染物制备相对复杂并需要使用专门设备和仪器。

应用流体动力学软件 Fluent 对洗碗机的清洗系统的结构进行仿真分析［3］的方法也可对洗碗机的洗涤性能进行初步评价，该方法比较快捷但需要大量的测试准备工作。刘任先提出了平板冲洗法［4］，平板冲洗法将一块涂刷墨汁（或其它颜料）且干后的平板放置在洗碗机腔内一定高度处，这一高度值可根据餐具在洗碗机内的洗涤位置来确定。然后打开洗碗机按规定程序冲洗，冲洗后将在平板上留下一道道冲出的发白的同心圆由这些冲洗出的一道道发白的同心圆明亮度及分布，即可直观清楚地判定洗碗机的洗净度及其洗净死区，该方法对评价洗碗机的水流机械作用有一定的参考意义。以上几种方法各有优缺点，在实际设计时可以先使用仿真的方法初步确定方案，然后通过平板冲洗法进行对比验证，最后按标准测试方法进行综合测试评价。

3 洗涤性能的产品设计影响因素

1）喷淋系统。喷淋系统作为洗碗机的主要功能组件，其设计水平直接影响着洗碗机的洗涤性能。喷淋系统一般由喷臂、内水管、分水阀、水杯、洗涤泵组成。喷臂类型有旋转喷臂、局部加强喷臂、固定位置喷臂等，其中旋转喷臂使用为广泛，旋转喷臂是通过水流反作用力驱动喷臂旋转，从而实现水流在洗碗机内部的全覆盖。实验表明流量q与流速v2对洗碗机的洗净度的影响大致等价［4］，喷臂设计时，需要综合考虑喷孔角度、形状、及大小。喷孔的角度主要影响水流喷射残渣的方向及喷臂的旋转速度，喷孔的形状主要影响水流的覆盖范围，喷孔的大小影响着洗涤泵运行时的实际压力，决定着洗涤泵在流量特性曲线上的实际工作点，从而影响水流流量及流速。

2）碗篮搁架（装载系统）。碗篮搁架是为餐具提供摆放和支撑并容纳餐具的组件，碗篮搁架设计上的缺陷会使餐具与碗篮不匹配，导致餐具清洗不彻底。碗篮搁架影响洗涤性能的主要因素有餐具固定架间距、角度、高度、摆放位置。饭碗、面碗、盘子等不同类型餐具的间接、角度、高度等要求不同。

3）过滤系统。过滤系统主要有平面过滤器、粗过滤器、微过滤器组成，过滤系统主要是通过减少二次污染对洗涤性能产生影响的。二次污染即污染物通过过滤系统进入喷淋系统，并随着洗涤水喷到其他餐具上。过滤系统影响洗涤性能主要有微过滤器网孔大小及通流面积、平面过滤器表面光滑程度、过滤网清洁方式。

4）进排水系统。进排水系统包括进水阀、呼吸器、软水器、排水泵、单向阀等组成，该系统主要为洗碗机提供干净的洗涤水及排出污水。自来水通过进水阀、呼吸器、软水器进入洗碗机内部，软水器内部树脂与钙镁离子产生置换反应，改善水质的同时降低水的硬度，对洗涤性能提升提供基础条件；洗涤后的污水在排水泵的作用下排出洗碗机，在排水管道上设置单向阀可防止污水倒流进入喷淋系统从而造成二次污染影响洗涤性能。

表1 清洁试验评估

5）洗涤程序（时序）。洗涤程序包括洗涤阶段的设置及划分、加热温度高低、洗涤剂投放时间等。影响洗涤性能的洗涤程序因素主要包括洗涤阶段的设置，洗涤阶段一般分预洗、主洗、漂洗（冷漂、热漂）、干燥阶段，增加洗涤阶段一般能提高洗涤性能，但同时水耗或能耗会增加；洗涤温度的设置要根据污染物的溶解温度及洗涤剂活性的最佳温度综合确定。

6）洗涤剂。洗涤剂主要形式有洗碗粉、洗碗液、洗碗块等，影响洗涤性能的主要是洗涤的添加量及洗涤剂的成分。洗涤剂作用的充分发挥需要洗涤程序的配合。

4 结论

本文结合喷淋式洗碗机的工作原理，对影响洗涤性能的水流机械作用、化学作用、热能作用进行了详细分析；同时对不同洗涤性能评价方法的优缺点进行了对比分析，最后针对洗碗机产品设计因素对洗涤性能的影响进行了详细说明。本文对洗碗机产品的开发具有一定的参考意义，同时对洗涤性能的提升提供了改善途径及方向。