Введение

Прибор. Машина, которая автоматически моет посуду.

Посудомоечная машина – это прибор, используемый для автоматической очистки посуды, кухонной утвари и столовых приборов. В отличие от ручной мойки посуды, которая полагается на физическое трение для удаления загрязнений, механическая посудомоечная машина очищает, распыляя горячую воду, обычно в диапазоне от 50 до 70 °C, на посуду, при этом для деликатных предметов используется вода более низкой температуры. Смесь воды и моющего средства для посудомоечных машин подается к одному или нескольким вращающимся распылителям, которые очищают посуду моющим раствором. Смесь рециркулируется для экономии воды и энергии. Часто выполняется предварительное ополаскивание, которое может включать или не включать моющее средство, после чего вода сливается. Затем следует основная мойка с использованием чистой воды и моющего средства. По окончании мойки вода сливается, затем через электромеханический соленоидный клапан в бак поступает еще горячая вода, и начинается цикл(ы) ополаскивания. После завершения процесса ополаскивания вода снова сливается, а посуда сушится одним из нескольких методов сушки. Обычно используется ополаскиватель – химическое вещество, снижающее поверхностное натяжение воды, чтобы уменьшить образование пятен от жесткой воды или по другим причинам. Помимо бытовых моделей, существуют промышленные посудомоечные машины для использования в коммерческих учреждениях, таких как отели и рестораны, где необходимо мыть большое количество посуды. Мойка производится при температуре 60-82 °C, а санитарная обработка достигается либо с помощью дополнительного нагревателя, обеспечивающего температуру "окончательного ополаскивания" 82 °C, либо с помощью химического дезинфицирующего средства.

История

Первое механическое устройство для мытья посуды было запатентовано в 1850 году в Соединенных Штатах Джоэлем Хоутоном. Это устройство было изготовлено из дерева и приводилось в действие вручную с помощью вращающейся рукоятки, при этом вода распылялась на посуду. Устройство было медленным и ненадежным. В 1865 году Л.А. Александру был выдан еще один патент, аналогичный первому, но с ручной системой полок. Ни одно из этих устройств не было практичным или получило широкое распространение. Некоторые историки считают, что препятствием для внедрения было историческое отношение, которое ценило женский труд в домашнем хозяйстве больше, чем результат – облегчение домашних дел воспринималось некоторыми как снижение их ценности. Самая успешная из ручных посудомоечных машин была изобретена в 1886 году Джозефиной Кокрейн вместе с механиком Джорджем Баттерсом в мастерской Кокрейн в Шелбивилле, штат Иллинойс. Кокрейн (зажиточная светская дама) хотела защитить свой фарфор от повреждений во время мытья. Их изобретение было представлено на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году под названием Lavadora, но затем переименовано в Lavaplatos, так как другая машина, запатентованная в 1858 году, уже носила это название. Кокрейн вдохновила ее фрустрация от повреждений дорогого фарфора, которые возникали, когда его мыли слуги. Первая в Европе бытовая посудомоечная машина с электродвигателем была изобретена и произведена компанией Miele в 1929 году. В Великобритании Уильям Говард Ливенс изобрел небольшую неэлектрическую посудомоечную машину для домашнего использования в 1924 году. Она включала в себя большинство конструктивных элементов, которые используются в современных моделях: дверцу для загрузки, проволочную корзину для грязной посуды и вращающийся распылитель. В 1940 году в конструкцию были добавлены элементы сушки. Это была первая машина, пригодная для домашнего использования, и она появилась в то время, когда в домах все чаще устанавливали постоянную сантехнику и водопровод. Однако конструкция Ливенса не имела коммерческого успеха, и посудомоечные машины стали успешно продаваться как бытовая техника только во время послевоенного бума 1950-х годов, и то только состоятельным людям. Первоначально посудомоечные машины продавались как отдельно стоящие или переносные устройства, но с развитием встроенной столешницы и стандартизированных по высоте шкафов посудомоечные машины стали продаваться со стандартными размерами и формами, интегрированными под кухонную столешницу в качестве модульного блока вместе с другой кухонной техникой. К 1970-м годам посудомоечные машины стали обычным явлением в жилых домах в Северной Америке и Западной Европе. К 2012 году более 75 процентов домов в США и Германии были оснащены посудомоечными машинами. В конце 1990-х годов производители начали предлагать различные новые функции энергосбережения в посудомоечных машинах. Одной из таких функций было использование "датчиков загрязнения", представляющих собой компьютеризированный инструмент, измеряющий количество частиц пищи, смываемых с посуды. Примечательным исключением были посудомоечные машины, производимые корпорацией Maytag с конца 1960-х до начала 1990-х годов. Эти машины были спроектированы для загрузки стеклянной посуды, чашек и блюдец на нижнюю полку, а тарелок, столовых приборов и высоких предметов – на верхнюю. Эта уникальная конструкция обеспечивала большую вместимость и гибкость при загрузке посуды, кастрюль и сковородок. Сегодня модели "с выдвижными ящиками" устраняют неудобство, связанное с необходимостью дотягиваться до дальних углов, которое было характерно для более старых полноразмерных моделей. Также распространены "корзины для столовых приборов". Посудомоечная машина с выдвижными ящиками, впервые представленная компанией Fisher & Paykel в 1997 году, представляет собой вариант посудомоечной машины, в котором корзины выдвигаются вместе с дверцей, как в шкафу с выдвижными ящиками, при этом каждый ящик в модели с двойными ящиками может работать независимо от другого. Внутренняя поверхность посудомоечных машин, представленных на североамериканском рынке, обычно изготавливается из нержавеющей стали или пластика. Большинство из них имеют корпус из нержавеющей стали и полки из пластика. Ванны из нержавеющей стали устойчивы к жесткой воде и сохраняют тепло для более быстрой сушки посуды. Они также стоят дороже. Посудомоечные машины можно приобрести по цене от 1500 долларов и выше, но также доступны и модели столешницы стоимостью менее 300 долларов. В старых моделях использовались ванны с эмалевым покрытием, а некоторые имели виниловое покрытие, нанесенное на стальную ванну, которое защищало ее от кислых продуктов и обеспечивало шумоподавление. Посудомоечные машины европейского производства имеют внутреннюю поверхность из нержавеющей стали даже в моделях начального уровня. То же самое относится и к встроенному умягчителю воды.

Элементы для стирки

Европейские посудомоечные машины почти повсеместно используют два или три разбрызгивателя, которые получают воду снизу и от задней стенки машины, не загораживая обе корзины. В таких моделях также обычно используются проточные водонагреватели, что избавляет от необходимости в открытых нагревательных элементах в нижней части машины, которые могут расплавить пластиковые предметы, находящиеся рядом. Многие североамериканские посудомоечные машины, как правило, используют открытые нагревательные элементы в основании машины. Некоторые североамериканские модели, в основном разработанные General Electric, используют промывочную трубку, часто называемую промывочной башней, для подачи воды из нижней части посудомоечной машины на верхнюю корзину. Некоторые посудомоечные машины, включая многие модели Whirlpool и KitchenAid, используют трубку, прикрепленную к верхней корзине, которая соединяется с источником воды на задней стенке машины и направляет воду ко второму разбрызгивателю для мытья под верхней корзиной, что позволяет полностью использовать нижнюю корзину. В более поздних моделях посудомоечных машин Frigidaire струя воды направляется сверху машины вниз в верхний разбрызгиватель для мытья, что также позволяет полностью использовать нижнюю корзину (но требует, чтобы небольшая воронка на верхней корзине оставалась чистой).

Особенности

Посудомоечные машины североамериканского производства среднего и высокого ценового сегмента часто оснащаются измельчителями твердых пищевых отходов, которые работают как миниатюрные кухонные измельчители (утилизаторы), удаляя крупные частицы пищи из воды для мытья. Один из производителей, известный тем, что не устанавливает измельчители твердых отходов, – немецкий бренд Bosch, однако Bosch делает это для снижения уровня шума. Если крупные остатки пищи удаляются перед загрузкой в посудомоечную машину, предварительная мойка не требуется, даже если в машине нет встроенного измельчителя отходов. Многие современные посудомоечные машины оснащены микропроцессорным управлением и сенсорными системами, которые регулируют продолжительность цикла мойки в зависимости от количества грязной посуды (определяемого по изменению температуры воды) или степени загрязнения воды для полоскания (определяемого химическим или оптическим способом). Это позволяет экономить воду и электроэнергию при частичной загрузке. В таких посудомоечных машинах электромеханический поворотный переключатель, обычно используемый для управления циклом мойки, заменяется микропроцессором, но большинство датчиков и клапанов остаются необходимыми. Однако, переключатели давления (в некоторых посудомоечных машинах используются переключатель давления и расходомер) не требуются в большинстве посудомоечных машин с микропроцессорным управлением, поскольку они используют двигатель и, иногда, датчик углового положения для определения сопротивления воды; когда система не обнаруживает кавитацию, она определяет, что количество воды оптимально. Биметаллическая пластина или восковой мотор открывают отсек для моющего средства во время цикла мойки. Некоторые посудомоечные машины оснащены функцией блокировки от детей, чтобы предотвратить случайный запуск или остановку цикла мойки детьми. Иногда предусматривается дополнительная блокировка двери, чтобы маленькие дети не могли открыть ее во время цикла мойки, что предотвращает несчастные случаи с горячей водой и сильными моющими средствами, используемыми в процессе мытья.

Потребление энергии и температура воды

В Европейском Союзе потребление энергии посудомоечной машины при стандартном использовании указывается на энергетической этикетке Европейского Союза. В Соединенных Штатах потребление энергии посудомоечной машины определяется с использованием энергетического фактора. Текущие критерии энергопотребления для посудомоечных машин, необходимые для получения сертификации Energy Star, составляют ≤ 270 кВт⋅ч/год для стандартных моделей и ≤ 203 кВт⋅ч/год для компактных. Большинство бытовых посудомоечных машин используют термостат на 75 °C (167 °F) в процессе санитарной обработки. Во время последнего цикла полоскания включаются нагревательный элемент и моющий насос, а таймер цикла (электронный или электромеханический) останавливается до срабатывания термостата. После этого таймер цикла возобновляет работу и обычно запускает цикл слива через несколько интервалов времени. Большинство бытовых посудомоечных машин используют температуру 75 °C (167 °F) вместо 83 °C (181 °F) из-за риска ожогов, энерго- и водопотребления, общей продолжительности цикла и возможного повреждения пластиковых изделий, находящихся внутри машины. Благодаря новым разработкам в области моющих средств, для предотвращения преждевременного разрушения ферментов, используемых для удаления жира и других загрязнений с посуды, требуются более низкие температуры воды (50–55 °C / 122–131 °F). В США бытовые посудомоечные машины могут быть сертифицированы в соответствии с протоколом тестирования NSF International, который подтверждает эффективность очистки и дезинфекции устройства. Посудомоечные машины, использующие перегретый пар, способны уничтожить 99% бактерий на тарелке всего за 25 секунд.

Сушка

Тепло внутри посудомоечной машины высушивает содержимое после последнего горячего полоскания. Посудомоечные машины, производимые в Северной Америке, как правило, используют сушку с помощью нагревательного элемента, который остается открытым, что обычно менее эффективно, чем другие методы. Европейские машины и некоторые модели высокого класса, производимые в Северной Америке, используют пассивные методы сушки – внутренний корпус из нержавеющей стали способствует этому процессу, а некоторые модели применяют технологию теплообмена между внутренней и внешней стенками машины для охлаждения стенок рабочей камеры и ускорения сушки. Некоторые посудомоечные машины используют осушители, такие как цеолит, которые нагреваются в начале цикла мойки, высушиваются и создают пар, нагревающий посуду, а затем охлаждаются в процессе сушки, поглощая влагу и значительно экономя энергию. Пластиковые и изделия с антипригарным покрытием образуют капли с меньшей площадью поверхности и могут сушиться хуже, чем фарфор и стекло, которые также лучше сохраняют тепло и способствуют испарению остатков воды. В некоторых посудомоечных машинах установлен вентилятор для улучшения сушки. В старых моделях с видимым нагревательным элементом (на дне рабочей камеры, под нижней корзиной) он может использоваться для улучшения сушки, однако это требует больше энергии. Но самое важное – при последнем полоскании в горячую воду добавляется небольшое количество ополаскивателя, который является мягким моющим средством и значительно улучшает сушку, снижая поверхностное натяжение воды, благодаря чему вода стекает, обеспечивая более качественную сушку всех предметов, включая пластиковые. Большинство посудомоечных машин оснащены датчиком сушки, поэтому цикл мойки считается завершенным, когда загорается индикатор сушки (обычно лампочка "конец цикла"), или, в более современных моделях, на цифровом дисплее появляется соответствующее сообщение или звучит сигнал, сообщающий об окончании цикла мойки и сушки. Государственные учреждения США часто рекомендуют сушить посуду на воздухе, отключая или останавливая цикл сушки, чтобы сэкономить энергию.

Моющее средство для посудомоечной машины

Посудомоечные машины предназначены для работы со специально разработанными моющими средствами для посуды. Со временем многие регионы запретили использование фосфатов в моющих средствах и соединениях, содержащих фосфор. Ранее их использовали из-за свойств, способствующих эффективной очистке. Вызывало опасение увеличение цветения водорослей в водоемах, вызванное повышением уровня фосфатов (см. эвтрофикацию). В семнадцати штатах США действует частичный или полный запрет на использование фосфатов в моющих средствах для посуды, а в двух штатах США (Мэриленд и Нью-Йорк) фосфаты запрещены в средствах для коммерческой мойки посуды. Производители моющих средств утверждали, что производство отдельных партий для штатов с запретом фосфатов экономически невыгодно, поэтому большинство из них добровольно исключили фосфаты из всех моющих средств для посудомоечных машин. Кроме того, ополаскиватели содержали нонилфенол и этоксилаты нонилфенола. Они запрещены в Европейском Союзе Директивой ЕС 76/769/ЕЭС. В некоторых регионах, в зависимости от жесткости воды, посудомоечная машина может работать эффективнее при использовании соли для посудомоечных машин.

Стеклянная посуда

Стеклянная посуда, вымытая в посудомоечной машине, со временем может покрываться белой пленкой на поверхности. Это может быть вызвано любым или всеми перечисленными ниже процессами, из которых только первый обратим: отложение минералов. Карбонат кальция (известковый налет) в жесткой воде может откладываться и накапливаться на поверхностях при высыхании воды. Эти отложения можно растворить уксусом или другой кислотой. Посудомоечные машины часто оснащаются ионообменным устройством для удаления ионов кальция и магния и замены их на ионы натрия. Образующиеся соли натрия растворимы в воде и не склонны к накоплению. Образование силикатной пленки, травление и ускоренная коррозия трещин. Эта пленка начинается как эффект иридесценции или "маслянистой пленки" на стеклянной посуде и прогрессирует до "молочного" или "мутного" вида (который не является отложением), который нельзя отполировать или удалить, как известковый налет. Она образуется, потому что моющее средство сильно щелочное (основное), а стекло медленно растворяется в щелочном водном растворе. Растворимость стекла снижается в присутствии силикатов в воде (добавляемых в моющее средство для посудомоечной машины в качестве средств защиты от коррозии металлов). Поскольку мутный вид обусловлен неравномерным растворением стекла, он (несколько парадоксально) менее выражен при более высокой скорости растворения, то есть при использовании моющего средства без силикатов; также, в некоторых случаях, травление будет особенно заметно в областях с микроскопическими поверхностными трещинами, возникшими в процессе производства изделий. Ограничить эту нежелательную реакцию можно, контролируя жесткость воды, дозировку моющего средства и температуру. Тип стекла является важным фактором, определяющим, является ли этот эффект проблемой. Некоторые посудомоечные машины могут уменьшить эффект травления, автоматически дозируя необходимое количество моющего средства в течение всего цикла мойки в зависимости от запрограммированного уровня жесткости воды. Растворение свинца. Свинец в хрустале может переходить в растворимую форму под воздействием высоких температур и сильных щелочных моющих средств в посудомоечных машинах, что может представлять опасность для здоровья последующих пользователей.

Другие материалы

Другие материалы, помимо стекла, также повреждаются сильными моющими средствами, интенсивным перемешиванием и высокими температурами в посудомоечных машинах, особенно при использовании режима интенсивной мойки, когда температура может достигать 75 °C (167 °F). Алюминиевые, латунные и медные изделия потемнеют, а легкие алюминиевые контейнеры могут оставлять следы на других предметах. Покрытия антипригарной посуды будут разрушаться. Глянцевые, золотистые и расписанные вручную изделия потеряют блеск или выцветут. Хрупкие предметы и острые края могут затупиться или повредиться при столкновении с другими предметами или из-за термического напряжения. Стерлинговое серебро и олово окислятся и потемнеют под воздействием тепла и контакта с металлами, находящимися ниже в гальваническом ряду, такими как нержавеющая сталь. Олово имеет низкую температуру плавления и может деформироваться в некоторых посудомоечных машинах. Предметы, склеенные, например, ножи с полыми ручками или деревянные разделочные доски, могут расплавиться или размягчиться в посудомоечной машине, так как высокие температуры и влажность повреждают древесину. Высокие температуры повреждают многие виды пластика, особенно на нижней полке, расположенной близко к открытому нагревательному элементу (во многих новых посудомоечных машинах нагревательный элемент скрыт и не находится рядом с нижней полкой). Если пластиковые предметы сильно прижать, они могут деформироваться. Посуда из чугуна обычно обрабатывается маслом или жиром и нагревается, в результате чего масло или жир впитывается в поры металла, создавая гладкую, относительно антипригарную поверхность, которая удаляется сочетанием щелочного моющего средства и горячей воды в посудомоечной машине. Ножи и другие кухонные инструменты, изготовленные из углеродистой стали, полунержавеющей стали, такой как D2, или специализированных, высокозакаленных сталей для столовых приборов, таких как ZDP189, подвержены коррозии при длительном воздействии влаги в посудомоечной машине, в отличие от кратковременного замачивания при ручной мойке. Посуда изготавливается из аустенитных нержавеющих сталей, которые более устойчивы. Предметы, загрязненные химическими веществами, такими как воск, сигаретный пепел, яды, минеральные масла, влажные краски, смазанные маслом инструменты, фильтры для печей и т.д., могут загрязнить посудомоечную машину, поскольку поверхности внутри узких водных каналов невозможно очистить, как при ручной мойке, поэтому загрязнители остаются и влияют на последующие циклы. Предметы, загрязненные растворителями, могут взорваться в посудомоечной машине.

Сравнение с окружающей средой

Посудомоечные машины используют меньше воды, а следовательно, меньше топлива для нагрева воды, чем мытье посуды вручную, за исключением небольшого количества посуды, вымытой в тазу без проточной воды. Техника мытья посуды вручную варьируется в зависимости от человека. Согласно рецензируемому исследованию 2003 года, мытье и сушка количества посуды, эквивалентного полностью загруженной автоматической посудомоечной машине (без кухонной и выпечной посуды), может потребовать от 20 до 100 литров воды и от 0,1 до 8 кВтч энергии, в то время как для энергоэффективных автоматических посудомоечных машин эти показатели составляют от 6 до 16 литров и от 1 до 2 кВтч соответственно. Исследование пришло к выводу, что полностью загруженные посудомоечные машины потребляют меньше энергии, воды и моющего средства, чем среднестатистический европейский пользователь, моющий посуду вручную. Для результатов, полученных для автоматической посудомоечной машины, посуда не ополаскивалась перед загрузкой. В исследовании не рассматривались затраты, связанные с производством и утилизацией посудомоечных машин, стоимость возможного ускоренного износа посуды из-за агрессивного воздействия моющих средств для посудомоечных машин, сравнение эффективности очистки кухонной посуды или экономия времени; на мытье посуды вручную требовалось от 65 до 106 минут. К этому исследованию было высказано несколько критических замечаний. Например, киловатт-часы электроэнергии сравнивались с энергией, затрачиваемой на нагрев горячей воды, без учета возможных потерь. Кроме того, неэффективные методы мытья посуды вручную сравнивались с оптимальным использованием полностью загруженной посудомоечной машины без предварительного ручного ополаскивания, которое может потребовать до 20 литров воды. Исследование 2009 года показало, что микроволновая печь и посудомоечная машина были более эффективными способами очистки кухонных губок, чем мытье вручную.