幾種原料在家用液體洗碗機專用清洗劑中的作用

隨東輝

（北京綠傘化學股份有限公司，北京，100094）

根據奧維云網《2019年中國洗碗機市場年度總結報告》[1]，2019年1～11月國內洗碗機銷售134.8萬臺，銷售額64億元，同比分別增長了23.9%和24.5%。在經濟放緩，家電市場普遍遇冷的市場氛圍下，洗碗機迎來了難得可貴的高速正增長。2020年受新冠疫情的影響，居民在家做飯、洗餐具的頻率大幅增加，疫情期間如何做好家庭餐具的消毒工作成為居民關注的重點。根據國家衛健委公布的新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）[2]介紹：56℃下30 min可有效殺滅新型冠狀病毒。目前，洗碗機的工作溫度普遍在70℃左右，洗滌時間超過1 h，因此洗碗機能很好地滿足消費者在疫情下對餐具消毒的需求。根據奧維云網監測數據，今年1季度洗碗機銷售24.6萬臺，銷售額10.4億元，零售量同比增長10.4%，618期間洗碗機零售量更是同比增長了71.8%[3]。目前，國內家庭中洗碗機的普及率不足3%，遠低于日本的30%和歐美的60%[4]，未來隨著洗碗機價格進一步降低，洗碗機結構性能越來越符合國人的清洗習慣，以及新生代消費和生活理念的改變，洗碗機在國內還有很大的發展空間。

1 洗碗機及其專用清洗劑

目前，市場上的家用洗碗機按安裝方式可分為：抽屜式、獨嵌兩用、嵌入式、水槽式、臺式。按清洗原理分為噴淋式和超聲波式[5]，前者利用洗碗機內的壓力噴嘴反復朝不同方向噴射含清洗劑的高溫高壓水來沖洗掉餐具上的污垢，基本能實現360°清潔的效果，現階段主流的家用洗碗機都采用這種清潔模式。后者利用洗碗機內的超聲波元件產生10～50 kHz的超聲波，超聲波使洗碗機內的液體快速生成大量微小空化氣泡，同時產生強烈的微爆炸與沖擊波破壞餐具表面的污垢使其脫落，清潔效果很好但存在噪音較大的問題。一般認為餐具的清洗除了水的影響，還需要考慮機械作用、洗滌劑作用、主洗時間和洗滌溫度，目前的研究發現[6]：手洗餐具各部分的貢獻分別為機械作用75%、洗滌劑作用10%、主洗時間5%、洗滌溫度10%，而洗碗機清洗餐具各部分的貢獻分別為機械作用15%、洗滌劑作用35%、主洗時間25%、洗滌溫度25%。因此，為了彌補洗碗機清洗過程中機械作用方面的不足，需要合適的清洗劑、主洗時間、洗滌溫度來保證洗碗機的清洗效果。

現階段，國內市場的洗碗機專用清洗劑包括洗碗粉、洗碗塊、洗碗液[7]，其中主流產品為洗碗粉和洗碗塊。另外，由于北方的水硬度較大，為了保證更好的清洗效果，洗碗機都帶有專門的軟水器，一般需要添加專門的洗碗機專用鹽來軟化水質，并用催干劑加快餐具干燥增加玻璃器皿的光亮度。筆者研究了幾種原料在液體洗碗機專用清洗劑中的清洗作用，期望能為液體洗碗機專用清洗劑的開發提供一點啟示。

2 實驗設計

2.1 原料與設備

氫氧化鈉（濱化集團股份有限公司）；檸檬酸鈉（濰坊英軒實業有限公司）；葡萄糖酸鈉（山東福洋生物科技股份有限公司）；Dissolving G L-4 7-S（諾力昂化學品(寧波)有限公司）；Alcosperse? 602N（諾力昂化學品(寧波)有限公司）；改性油脂乙氧基化物SOE-N-60（中輕日化科技有限公司）；Achieve Alpha 100 L淀粉酶（諾維信）；去離子水（自制）。

美的H5洗碗機（美的集團股份有限公司）；JJ600型電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠）；雷磁PHSJ-3F型pH精密酸度計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；MSC5r數顯磁力攪拌器（寧波市鄞州群安實驗儀器有限公司）。

2.2 正交實驗

洗碗機專用清洗劑的成分一般包括：洗滌助劑、表面活性劑、分散劑、氧化劑、酶制劑等[8]。洗滌助劑主要作用為螯合水中的鈣鎂離子，軟化水質，增強去污效果，其中堿性助劑對油垢有很好的皂化和分散效果。表面活性劑主要作用為乳化、分散污垢。分散劑對污垢有很強的分散作用及抗再沉積效果。生物酶主要為蛋白酶和淀粉酶，其對污垢中的蛋白質和淀粉有很好的清除效果。

筆者主要研究氫氧化鈉（A）、檸檬酸鈉（B）、葡萄糖酸鈉（C）、Dissolving GL-47-S（D）、Alcosperse? 602N（E）、改性油脂乙氧基化物SOE-N-60（F）在液體洗碗機專用清洗劑中的作用。實驗設計以6個因素的質量分數來設計6因素，5水平的L25（56）正交實驗，表1為正交實驗的因素水平表。

2.3 實驗污垢

實驗用污垢參考《GB/T 24692-2009 表面活性劑 家庭機洗餐具用洗滌劑性能比較實驗導則》[9]，人工污垢、茶漬、燕麥漬的制作與實驗導則基本相同，只是餐具涂污后的放置時間略有不同，放置時間為18 h。實驗所用餐、茶具及涂污量如表2所示。

2.4 清洗效果評價

實驗用餐、茶具上的污垢準備完成后放置18 h，餐、茶具按表2中的要求放置在洗碗機中的位置，洗碗機中放入30 g的清洗劑，選擇auto智能洗。清洗完成后取出餐、茶具，選取固定的3位有經驗的技術人員，采用目視法，基于餐、茶具上的殘留污垢數目和大小評分，并取平均值，評分標準如表3所示。

清潔劑的清潔效果C計算公式如下：

其中：W為不同餐、茶具的總得分數，N為餐、茶具的總數。

表3 清潔效果評價標準

3 結果與討論

3.1 無清洗劑的去污結果

將制備好帶有污垢的餐、茶具放入洗碗機中，不添加任何清洗劑進行清洗，清洗完成后洗碗機各層餐、茶具的清洗效果如圖1所示。

表1 L25（56）正交實驗因素水平表

表2 餐、茶具及其涂污量

圖1 無清洗劑下洗碗機各層的清洗效果

從圖中可知：下層餐具清洗最干凈，上層次之，中間層最差。由于洗碗機下層擺放的餐具為盤子和面、湯碗，餐具上的污垢為人工污垢和燕麥漬，其中人工污垢的主要成分為蛋白質、油脂和淀粉，燕麥漬的主要成分為糊化淀粉、蛋白質、膳食纖維。洗碗機下層空間和噴出水的沖擊力都較大，餐具可以大角度傾斜擺放讓污漬可以更好受到水的沖洗。另外，洗碗機主洗時水溫較高（67℃左右），這遠高于餐具上油溶性污漬的熔點，高溫能降低油滴間的相互吸引力和餐具表面的附著力，讓其更容易被清洗干凈。因此，即使無清洗劑參與清洗過程，下層餐具也能被清洗得較為干凈。

中層的餐、茶具主要為飯碗、佐料碟和杯子，餐、茶具上的污垢主要有燕麥漬和茶漬，其中燕麥漬的主要成分為糊化淀粉、蛋白質、膳食纖維，茶漬主要成分為茶多酚和無機離子（鈣鎂）混合物[10]。其中糊化淀粉高溫下吸水溶脹形成黏稠液體，與餐具表面的吸附力增強導致更難清除。蛋白質高溫變形也較難清除。北方水硬度較高，不利于茶垢的清除且高溫易生成水垢沉積在玻璃杯表面。因此，這導致無清洗劑時中層餐具的清洗效果很差。

上層餐具主要為湯勺和筷子，污垢主要為人工污垢和燕麥漬，其中筷子上污漬較少，熱水比較容易沖洗干凈，清洗不完全的主要是勺子上的燕麥漬。因此，為了更好地清除餐具上的污漬，需要研制合適的清洗劑來滿足洗碗機餐具清洗的需求。

3.2 正交實驗的去污結果

本文以氫氧化鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉、Dissolving GL-47-S、Alcosperse? 602N、改性油脂乙氧基化物SOE-N-60為研究對象，其正交實驗結果如表4所示。

從表4中的正交實驗結果可知：在以這6個因素為基礎的洗碗機專用清洗劑中影響其清洗效果的因素從大到小依次為：改性油脂乙氧基化物SOE-N-60、氫氧化鈉、Dissolving GL-47-S、Alcosperse? 602N、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉。洗碗機專用清洗劑的最佳配方為：A1B3C5D2E5F3，即0%的氫氧化鈉、10%的檸檬酸鈉、20%的葡萄糖酸鈉、15%的Dissolving GL-47-S、20%的Alcosperse? 602N、5%的改性油脂乙氧基化物SOE-N-60。

由于20%的葡萄糖酸鈉無法完全溶解在最佳配方的水溶液中，考慮到葡萄糖酸鈉對鈣、鎂離子的螯合能力較弱，且從實驗結果來看5%的葡萄糖酸鈉也能在配方中起到很好的清洗效果。所以實驗以10%的檸檬酸鈉、5%的葡萄糖酸鈉、15%的Dissolving GL-47-S、20%的Alcosperse? 602N、5%的改性油脂乙氧基化物SOE-N-60配制26#清洗劑并測試其清潔效果，實驗清潔效果為85.25%，上、中、下層的清潔效果分別為：100%、65%、100%，這說明26#清洗劑具有很好的清潔效果，另外影響中層清潔效果的主要原因是碗、碟中的燕麥漬無法徹底清洗干凈，這可能需要在清洗劑中加入淀粉酶解決餐具上燕麥漬殘留的問題。

表4 正交實驗的去污力結果

3.3 淀粉酶對去污的影響

針對碗、碟中的燕麥漬無法完全清洗干凈的問題，筆者考慮在配方中引入淀粉酶來解決這個問題。以26#配方為基礎，配方中分別添加0.3%、0.6%、1%的諾維信Achieve Alpha 100 L（淀粉酶），并測試配方的清潔效果。測試結果顯示，不同配方在洗碗機上層和下層的清潔效果均為100%，但是洗碗機中層的清潔效果隨著淀粉酶添加量的增加而不斷增加，這說明淀粉酶有利于燕麥漬的清除，淀粉酶起到了催化水解淀粉的作用，但是1%淀粉酶還是不能完全清除餐具上的燕麥污漬。清洗劑中不同添加量的淀粉酶對洗碗機中層餐具的清潔效果如圖2所示。

圖2 清洗劑中淀粉酶對洗碗機中層的清洗效果

3.4 市售產品性能對比

選擇2款市售的洗碗機清洗劑產品，1款為液體加酶清洗劑，1款為塊狀加酶清洗劑。測試其與26#（1% Achieve Alpha 100 L 淀粉酶）的去污效果。

從測試結果來看，26#（1%）清洗劑與市售液體清洗劑的去污基本相當，略差于市售塊狀加酶清洗劑。清洗劑不能完全清洗干凈的主要原因是洗碗機中層餐具上的少量燕麥漬殘留，這可能需要在用洗碗機清洗淀粉類污漬時做點簡單的預處理或者開發對淀粉類污漬有很好清除效果的清洗劑。

圖3 實驗清洗劑與市售清洗劑去污性能對比

4 結論

本研究測試了幾種不同原料在液體洗碗機專用洗碗機清洗劑清洗效果，實驗結果表明液體洗碗清洗劑能滿足洗碗機清洗餐具的需求，選擇合適的原料更有利于餐具的清潔。本研究僅考察了幾種原料對人工污漬、燕麥漬、茶漬去污的影響，而國內不同地區的飲食結構具有很大的不同，如何滿足不同家庭對餐具清潔的需求還需要進一步地探索和研究。