几种原料在家用液体洗碗机专用清洗剂中的作用

随东辉

（北京绿伞化学股份有限公司，北京，100094）

根据奥维云网《2019年中国洗碗机市场年度总结报告》[1]，2019年1～11月国内洗碗机销售134.8万台，销售额64亿元，同比分别增长了23.9%和24.5%。在经济放缓，家电市场普遍遇冷的市场氛围下，洗碗机迎来了难得可贵的高速正增长。2020年受新冠疫情的影响，居民在家做饭、洗餐具的频率大幅增加，疫情期间如何做好家庭餐具的消毒工作成为居民关注的重点。根据国家卫健委公布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）[2]介绍：56℃下30 min可有效杀灭新型冠状病毒。目前，洗碗机的工作温度普遍在70℃左右，洗涤时间超过1 h，因此洗碗机能很好地满足消费者在疫情下对餐具消毒的需求。根据奥维云网监测数据，今年1季度洗碗机销售24.6万台，销售额10.4亿元，零售量同比增长10.4%，618期间洗碗机零售量更是同比增长了71.8%[3]。目前，国内家庭中洗碗机的普及率不足3%，远低于日本的30%和欧美的60%[4]，未来随着洗碗机价格进一步降低，洗碗机结构性能越来越符合国人的清洗习惯，以及新生代消费和生活理念的改变，洗碗机在国内还有很大的发展空间。

1 洗碗机及其专用清洗剂

目前，市场上的家用洗碗机按安装方式可分为：抽屉式、独嵌两用、嵌入式、水槽式、台式。按清洗原理分为喷淋式和超声波式[5]，前者利用洗碗机内的压力喷嘴反复朝不同方向喷射含清洗剂的高温高压水来冲洗掉餐具上的污垢，基本能实现360°清洁的效果，现阶段主流的家用洗碗机都采用这种清洁模式。后者利用洗碗机内的超声波元件产生10～50 kHz的超声波，超声波使洗碗机内的液体快速生成大量微小空化气泡，同时产生强烈的微爆炸与冲击波破坏餐具表面的污垢使其脱落，清洁效果很好但存在噪音较大的问题。一般认为餐具的清洗除了水的影响，还需要考虑机械作用、洗涤剂作用、主洗时间和洗涤温度，目前的研究发现[6]：手洗餐具各部分的贡献分别为机械作用75%、洗涤剂作用10%、主洗时间5%、洗涤温度10%，而洗碗机清洗餐具各部分的贡献分别为机械作用15%、洗涤剂作用35%、主洗时间25%、洗涤温度25%。因此，为了弥补洗碗机清洗过程中机械作用方面的不足，需要合适的清洗剂、主洗时间、洗涤温度来保证洗碗机的清洗效果。

现阶段，国内市场的洗碗机专用清洗剂包括洗碗粉、洗碗块、洗碗液[7]，其中主流产品为洗碗粉和洗碗块。另外，由于北方的水硬度较大，为了保证更好的清洗效果，洗碗机都带有专门的软水器，一般需要添加专门的洗碗机专用盐来软化水质，并用催干剂加快餐具干燥增加玻璃器皿的光亮度。笔者研究了几种原料在液体洗碗机专用清洗剂中的清洗作用，期望能为液体洗碗机专用清洗剂的开发提供一点启示。

2 实验设计

2.1 原料与设备

氢氧化钠（滨化集团股份有限公司）；柠檬酸钠（潍坊英轩实业有限公司）；葡萄糖酸钠（山东福洋生物科技股份有限公司）；Dissolving G L-4 7-S（诺力昂化学品(宁波)有限公司）；Alcosperse® 602N（诺力昂化学品(宁波)有限公司）；改性油脂乙氧基化物SOE-N-60（中轻日化科技有限公司）；Achieve Alpha 100 L淀粉酶（诺维信）；去离子水（自制）。

美的H5洗碗机（美的集团股份有限公司）；JJ600型电子天平（常熟市双杰测试仪器厂）；雷磁PHSJ-3F型pH精密酸度计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；MSC5r数显磁力搅拌器（宁波市鄞州群安实验仪器有限公司）。

2.2 正交实验

洗碗机专用清洗剂的成分一般包括：洗涤助剂、表面活性剂、分散剂、氧化剂、酶制剂等[8]。洗涤助剂主要作用为螯合水中的钙镁离子，软化水质，增强去污效果，其中碱性助剂对油垢有很好的皂化和分散效果。表面活性剂主要作用为乳化、分散污垢。分散剂对污垢有很强的分散作用及抗再沉积效果。生物酶主要为蛋白酶和淀粉酶，其对污垢中的蛋白质和淀粉有很好的清除效果。

笔者主要研究氢氧化钠（A）、柠檬酸钠（B）、葡萄糖酸钠（C）、Dissolving GL-47-S（D）、Alcosperse® 602N（E）、改性油脂乙氧基化物SOE-N-60（F）在液体洗碗机专用清洗剂中的作用。实验设计以6个因素的质量分数来设计6因素，5水平的L25（56）正交实验，表1为正交实验的因素水平表。

2.3 实验污垢

实验用污垢参考《GB/T 24692-2009 表面活性剂 家庭机洗餐具用洗涤剂性能比较实验导则》[9]，人工污垢、茶渍、燕麦渍的制作与实验导则基本相同，只是餐具涂污后的放置时间略有不同，放置时间为18 h。实验所用餐、茶具及涂污量如表2所示。

2.4 清洗效果评价

实验用餐、茶具上的污垢准备完成后放置18 h，餐、茶具按表2中的要求放置在洗碗机中的位置，洗碗机中放入30 g的清洗剂，选择auto智能洗。清洗完成后取出餐、茶具，选取固定的3位有经验的技术人员，采用目视法，基于餐、茶具上的残留污垢数目和大小评分，并取平均值，评分标准如表3所示。

清洁剂的清洁效果C计算公式如下：

其中：W为不同餐、茶具的总得分数，N为餐、茶具的总数。

表3 清洁效果评价标准

3 结果与讨论

3.1 无清洗剂的去污结果

将制备好带有污垢的餐、茶具放入洗碗机中，不添加任何清洗剂进行清洗，清洗完成后洗碗机各层餐、茶具的清洗效果如图1所示。

表1 L25（56）正交实验因素水平表

表2 餐、茶具及其涂污量

图1 无清洗剂下洗碗机各层的清洗效果

从图中可知：下层餐具清洗最干净，上层次之，中间层最差。由于洗碗机下层摆放的餐具为盘子和面、汤碗，餐具上的污垢为人工污垢和燕麦渍，其中人工污垢的主要成分为蛋白质、油脂和淀粉，燕麦渍的主要成分为糊化淀粉、蛋白质、膳食纤维。洗碗机下层空间和喷出水的冲击力都较大，餐具可以大角度倾斜摆放让污渍可以更好受到水的冲洗。另外，洗碗机主洗时水温较高（67℃左右），这远高于餐具上油溶性污渍的熔点，高温能降低油滴间的相互吸引力和餐具表面的附着力，让其更容易被清洗干净。因此，即使无清洗剂参与清洗过程，下层餐具也能被清洗得较为干净。

中层的餐、茶具主要为饭碗、佐料碟和杯子，餐、茶具上的污垢主要有燕麦渍和茶渍，其中燕麦渍的主要成分为糊化淀粉、蛋白质、膳食纤维，茶渍主要成分为茶多酚和无机离子（钙镁）混合物[10]。其中糊化淀粉高温下吸水溶胀形成黏稠液体，与餐具表面的吸附力增强导致更难清除。蛋白质高温变形也较难清除。北方水硬度较高，不利于茶垢的清除且高温易生成水垢沉积在玻璃杯表面。因此，这导致无清洗剂时中层餐具的清洗效果很差。

上层餐具主要为汤勺和筷子，污垢主要为人工污垢和燕麦渍，其中筷子上污渍较少，热水比较容易冲洗干净，清洗不完全的主要是勺子上的燕麦渍。因此，为了更好地清除餐具上的污渍，需要研制合适的清洗剂来满足洗碗机餐具清洗的需求。

3.2 正交实验的去污结果

本文以氢氧化钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、Dissolving GL-47-S、Alcosperse® 602N、改性油脂乙氧基化物SOE-N-60为研究对象，其正交实验结果如表4所示。

从表4中的正交实验结果可知：在以这6个因素为基础的洗碗机专用清洗剂中影响其清洗效果的因素从大到小依次为：改性油脂乙氧基化物SOE-N-60、氢氧化钠、Dissolving GL-47-S、Alcosperse® 602N、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠。洗碗机专用清洗剂的最佳配方为：A1B3C5D2E5F3，即0%的氢氧化钠、10%的柠檬酸钠、20%的葡萄糖酸钠、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%的葡萄糖酸钠无法完全溶解在最佳配方的水溶液中，考虑到葡萄糖酸钠对钙、镁离子的螯合能力较弱，且从实验结果来看5%的葡萄糖酸钠也能在配方中起到很好的清洗效果。所以实验以10%的柠檬酸钠、5%的葡萄糖酸钠、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#清洗剂并测试其清洁效果，实验清洁效果为85.25%，上、中、下层的清洁效果分别为：100%、65%、100%，这说明26#清洗剂具有很好的清洁效果，另外影响中层清洁效果的主要原因是碗、碟中的燕麦渍无法彻底清洗干净，这可能需要在清洗剂中加入淀粉酶解决餐具上燕麦渍残留的问题。

表4 正交实验的去污力结果

3.3 淀粉酶对去污的影响

针对碗、碟中的燕麦渍无法完全清洗干净的问题，笔者考虑在配方中引入淀粉酶来解决这个问题。以26#配方为基础，配方中分别添加0.3%、0.6%、1%的诺维信Achieve Alpha 100 L（淀粉酶），并测试配方的清洁效果。测试结果显示，不同配方在洗碗机上层和下层的清洁效果均为100%，但是洗碗机中层的清洁效果随着淀粉酶添加量的增加而不断增加，这说明淀粉酶有利于燕麦渍的清除，淀粉酶起到了催化水解淀粉的作用，但是1%淀粉酶还是不能完全清除餐具上的燕麦污渍。清洗剂中不同添加量的淀粉酶对洗碗机中层餐具的清洁效果如图2所示。

图2 清洗剂中淀粉酶对洗碗机中层的清洗效果

3.4 市售产品性能对比

选择2款市售的洗碗机清洗剂产品，1款为液体加酶清洗剂，1款为块状加酶清洗剂。测试其与26#（1% Achieve Alpha 100 L 淀粉酶）的去污效果。

从测试结果来看，26#（1%）清洗剂与市售液体清洗剂的去污基本相当，略差于市售块状加酶清洗剂。清洗剂不能完全清洗干净的主要原因是洗碗机中层餐具上的少量燕麦渍残留，这可能需要在用洗碗机清洗淀粉类污渍时做点简单的预处理或者开发对淀粉类污渍有很好清除效果的清洗剂。

图3 实验清洗剂与市售清洗剂去污性能对比

4 结论

本研究测试了几种不同原料在液体洗碗机专用洗碗机清洗剂清洗效果，实验结果表明液体洗碗清洗剂能满足洗碗机清洗餐具的需求，选择合适的原料更有利于餐具的清洁。本研究仅考察了几种原料对人工污渍、燕麦渍、茶渍去污的影响，而国内不同地区的饮食结构具有很大的不同，如何满足不同家庭对餐具清洁的需求还需要进一步地探索和研究。