Посудомоечная машина

В 1850 году Джоэл Хоутон получил первый патент на ручную деревянную посудомоечную машину, однако устройство работало неудовлетворительно. В 1865 году Л. А. Александер также получил патент, но и его аппарат не был эффективен^[1].

В 1886 году американка Жозефина Кокрейн подала патент на посудомоечную машину, работавшую под напором воды. Она считается изобретательницей автоматической посудомоечной машины^[2]. Первая машина была представлена на всемирной выставке 1893 года в Чикаго. Кокрейн основала компанию Cochran's Crescent Washing Machine Company, выпустившую линейку KitchenAid для ресторанов и отелей. В 1926 году фирму выкупила компания Hobart^[3].

В 1929 году компания Miele создала первые электрические посудомоечные машины в Европе^[4]. В 1978 году Miele представила первую в мире посудомоечную машину с микрокомпьютером и сенсорной электроникой, что существенно сократило расход воды и электроэнергии и упростило управление^[4].

В апреле 2014 года впервые появилась посудомоечная машина для домашнего использования с технологией теплового насоса и аккумулирования скрытого тепла^[5].

С конца 1960-х годов посудомоечные машины всё чаще стали появляться в частных домах в Федеративной Республике Германия. В бывшей ГДР такие устройства до последнего времени (до падения Берлинской стены и объединения Германии) оставались предметом роскоши. По данным Федерального статистического управления в 2021 году посудомоечные машины имелись в 73 % немецких домохозяйств^[6].

В процессе работы вращающиеся форсунки омывают посуду сильно щелочным моющим раствором. Для удаления остатков пищи важны щелочной pH, жирорастворимые поверхностно-активные вещества (а также содержащиеся в моющих средствах крахмал- и белкосодержащие ферменты), температура, время воздействия, давление и поток воды.

Посудомоечные машины оснащены несколькими программами, различающимися по времени и температуре. Как правило, цикл состоит из: предварительного ополаскивания (холодная вода без моющего, для удаления рыхлых остатков), основного мытья (примерно 30–70 °C с моющим средством), ополаскивания (около 65–85 °C). Основные этапы обеспечивают очистку посуды, ополаскивание удаляет загрязнённую воду и помогает предотвратить образование известковых пятен при сушке.

При эксплуатации используются моющее средство для посудомоечных машин, ополаскиватель и регенерирующая соль, которые засыпаются в соответствующие ёмкости внутри машины. Моющее средство бывает в виде порошка, геля (чаще в США) или таблеток («табов»). «Мульти-табы» зачастую совмещают функции всех средств, что позволяет (при соответствующей жёсткости воды) не использовать дополнительные компоненты.

В начале цикла контейнер с моющим средством открывается, средство попадает внутрь; таблетки растворяются постепенно. Ополаскиватель снижает поверхностное натяжение воды, предотвращая образование пятен. Регенерирующая соль нужна для смягчения воды при наличии ионного обменника, который предотвращает образование известкового мыла и отложения накипи.

После запуска машины вода поступает из водопровода; количество набираемой воды контролируется крыльчатками, поплавками или датчиками давления. Вода через смягчающее устройство попадает в отстойник, затем — к разбрызгивателям, вращающимся за счёт струй воды.

Обычно сначала посуду ополаскивают холодной водой. Нерастворимые остатки задерживаются фильтрами у отстойника, очищенная вода снова подаётся к форсункам; собранная грязь удаляется после основного мытья.

В основной цикл к воде добавляют моющее средство, образуя щёлочной раствор и нагревая до заданной температуры.

В ходе ополаскивания и сушки используются различные технологии:

• Сушка за счёт нагрева ополаскивающей воды (до 75 °C) и остаточного тепла посуды;
• Система с вентилятором для отвода влажного воздуха;
• Сушка с помощью цеолита:
  • десорбция: в начале программы вентилятор подаёт воздух к контейнеру с цеолитом, где нагревательный элемент сушит его;
  • адсорбция: во влажном воздухе цеолит поглощает влагу, выделяя тепло, возвращаемое в камеру;
• Конденсационная сушка — влажный воздух пропускается через теплообменник, где влага конденсируется.

В крупных кухнях (рестораны, больницы и пр.) применяются промышленные посудомоечные машины, рассчитанные на большие объёмы и более быстрые циклы (1–5 минут), что допустимо при немедленной мойке после использования.

Часть использованных химических веществ может попадать в последующие циклы по внутренним каналам (так называемый эффект carry-over), оставаясь на посуде в виде следов^[7].

Согласно исследованию 2020 года^[8], для 140 столовых приборов и посуды при ручной мойке требуется около 46 литров воды, тогда как посудомоечная машина тратит примерно 15 литров и меньше энергии. Однако в расчёт не принимался способ подогрева воды и тот факт, что средства для машинной мойки агрессивнее и дороже ручных.

В целом, при машинной мойке расходуется примерно на 50 % меньше воды и на 28 % меньше энергии, чем при ручной, согласно спонсированной производителями технике и чистящих средств работе^[9].

С другой стороны, немецкий Союз потребителей энергии отмечает, что энергосберегающая ручная мойка может быть в ряде случаев равна или даже выгоднее по издержкам, но для большинства домохозяйств посудомоечная машина экономит воду и энергию^[10].

Не всякая посуда выдерживает машинную мойку — агрессивные средства и высокие температуры могут её повредить (см. ниже).

До середины 1990-х на посудомоечных машинах ставились электромеханические механизмы управления программами, аналогичные стиральным машинам — с ручкой-переключателем. Возможности программ были ограничены, но уже было 2–3 варианта детальной очистки или простой ополаскивания, иногда с выбором температуры.

С конца 1990-х электромеханические органы были заменены микропроцессорными, что позволило создать широкий ассортимент программ, среди которых встречались интенсивный цикл (65 °C), стандартный (55 °C), быстрый, короткий, предварительное ополаскивание и т. д. Теперь программы управляются кнопками или при закрытии двери.

Позже программы стали ещё длиннее (для экономии энергии и воды при более длительном замачивании) и «нормальные» программы заменились на Eco- и автоматические, которые наиболее часто используются.

Основные программы современных моделей:

Эко-программа

Энергосберегающая, используется для оценки энергоэффективности. Обычно длится более трёх часов при температуре около 50 °C и низком расходе воды^[11].

Автоматическая программа

Машина сама определяет загрязнение по мутности воды и температурным кривым, подбирает температуру (45–65 °C), количество воды и продолжительность^[12].

Быстрая программа

Для быстрого мытья (70 °C, 75–90 минут), но с более высоким энергопотреблением.

Короткая программа

Для слабозагрязнённой посуды (35 °C, ~30 минут).

Предварительное ополаскивание

Один цикл холодной воды (несколько минут), чтобы не оставлять посуду с остатками пищи.

По результатам тестирования журнала test в 2013 году, одна мойка в быстром режиме стоит в среднем 48 евроцентов, а в Eco — 38, что при частом использовании быстрых программ даёт серьёзную переплату в год^[13].

Производители предлагают и дополнительные программы — интенсивную, для хрупкого стекла, бесшумные ночные и т.п.

Иногда фильтры не справляются с мелкими или липкими загрязнениями, что может привести к засорам. Чистку разбрызгивателей и фильтров рекомендуется проводить регулярно^[14]. При постоянном использовании коротких программ с невысокой температурой в системе могут накапливаться жиры, приводящие к засорам и снижению качества мойки, поэтому рекомендуется регулярно использовать максимально «горячий» цикл.

Слишком крупные предметы или приборы, выпадающие из лотка, могут блокировать работу разбрызгивателей.

После длительного простоя может возникать неприятный запах из-за застоявшейся воды.

Отмыть въевшиеся загрязнения или остатки зелени машина может не всегда; такие предметы желательно промывать вручную.

Ионный обменник требует регулярной регенерации с солью — иначе его ресурс снижается, а эффективность мягчения падает^[15].

Используя моющее средство с функциями смягчения воды, следует учитывать, что многие производители не дают гарантию на поломки, вызванные неиспользованием регенерирующей соли^[15].

Некоторая посуда и столовые приборы не подходят для мойки в машине:

• Дорогие и антикварные комплекты, ценная посуда, старое стекло и декорированные изделия, старые глазури — они могут потрескаться, отколоться или потерять внешний вид.
• Частая мойка хрупких стеклянных изделий может привести к стеклокоррозии (образование мутной плёнки), особенно при высокой температуре, низком pH и мягкой воде^[16].
• Предметы из дерева могут разбухать, а клеи и лаки — разрушаться, подобно лаку на украшенных вазах и кубках^[17].
• Термопласты могут деформироваться, керамика становится матовой, появляются царапины; открытые поры впитывают воду и при последующем нагреве в микроволновке могут привести к ожогам^[17].
• Жёсткие, плохорастворимые загрязнения (пригорелые остатки на кастрюлях) могут засорять фильтры.
• Столовые приборы из серебра, меди, латуни, олова^[18], нейзильбера^[19], а также блестящие части корпусов корзин могут подвергаться коррозии или изменять цвет из-за активного кислорода и иного воздействия моющих средств. Производители используют специальные ингибиторы коррозии, к примеру, бензотриазол, формирующие защитную плёнку^[20].
• Нелегированный алюминий тускнеет от контакта как с кислотными остатками пищи, так и с моющим раствором.
• Клинки из углеродистой стали и неустойчивых к коррозии сталей могут ржаветь^[21]. Никелевые стали чаще страдают только от напряжённой коррозии, керамические ножи ей не подвержены.

Иногда производители рекомендуют не мыть острые кухонные ножи в посудомоечной машине из-за риска затупления.

Посудомоечные машины имеют различные конструктивные решения для быта и промышленности.

Для частного использования выпускаются машины на 12–14 стандартных комплектов, шириной 60 см по европейскому стандарту EN 1116 (или 45 см для моделей на 9 комплектов, т. н. Single). По конструкции различают:

Подстольные

Позволяют снять верхнюю крышку и установить машину под столешницу. Неподстольные (отдельностоящие) машины не требуют встраивания.

С декорированной панелью

На фронт крепится тонкая декоративная панель (2–3 мм), гармонирующая с кухонным интерьером, при этом органы управления видны.

Встраиваемые

Панель соответствует фасаду кухонного шкафа (2–3 см), и также все органы управления остаются видимыми.

Полностью встраиваемые

Фасад закрывает всю переднюю часть, органы управления расположены на торце двери и при закрытии незаметны, новые модели проецируют информацию на пол.

Промышленные машины работают быстрее бытовых, что особенно важно для заведений общественного питания, где посуда используется многократно и быстро возвращается в оборот. В небольших заведениях посуда размещается в специальных корзинах (racks), может иметься ручная или машинная предварительная мойка, далее — автоматическая промывка, сушка и выгрузка, часто с использованием ленточных транспортеров.

Температура воды в таких машинах — 65–96 °C, в зависимости от цикла. Используются более агрессивные средства, расход воды снижен за счёт частичного обновления (3–5 литров воды в цикл).

Дозировка может быть автоматической (жидкие средства) или ручной (порошки).

Типы промышленных посудомоечных машин:

Фронтальные

Наиболее компактные, часто устанавливаются под столом, подходят для ограниченного пространства.

Колпаковые (туннельные)

Позволяют открывать рабочий отсек с четырёх сторон и перемещать корзины без наклона.

Ленточные

В крупных столовых (например, в университете), где посуда подаётся на ленте с держателями. Работа эффективна при постоянном потоке посуды.

Машины с проходными корзинами

Используются для больших объёмов, корзины с посудой подаются на транспортере, современные модели автоматически определяют программу.

Недостатки — постоянное энергопотребление (поддержание температуры 60–70 °C), необходимость прогрева перед запуском (10–30 минут).

Производительность — от 30 до 200 корзин в час, в зависимости от типа машины и организации труда.

Для специализированной мойки посуды и лабораторной посуды используются специальные машины для мытья и дезинфекции и лабораторные посудомоечные машины.

Присоединение посудомоечной машины к внешнему источнику горячей воды может снизить энергопотребление, но оправдано только если:

• В доме установлена солнечная система подогрева;
• Имеется циркуляция, обеспечивающая мгновенный подвод;
• Водонагреватель расположен рядом с машиной.

При подключении к горячей воде цикл сокращается на 10–30 минут, однако сокращается время замачивания, что может снизить эффективность.

Подключение к горячей воде температурой выше 60 °C может привести к деформации пластиковых/резиновых деталей.

Лучшее снижение энергопотребления достигается при машинах с отдельными входами для холодной и горячей воды, если оба они используются. Есть ограничения — это неэффективно, если горячая вода подогревается электричеством или если значительная часть первого объёма воды в трубе холодная.

Простая замена холодной воды на горячую теоретически возможна, но не всегда допустима производителем (может привести к потере гарантии)^[22]. Экономия энергии здесь возможна только при определённых источниках тепла и особенностях схемы дома.

Согласно исследованию Экологического института Фрайбурга (Германия, финансировано Министерством образования и науки ФРГ), на посудомоечные машины приходится примерно 3 % всего бытового потребления электричества, 1,4 % первичной энергии и 1,1 % парникового потенциала для частных хозяйств (среднее потребление — 215 кВт⋅ч в год на одну машину), плюс около 3 м³ воды и 4,8 кг моющего средства^[23].

По данным поддерживаемого производителями исследования, из-за неправильного выбора температуры и неполной загрузки часто происходит лишний расход энергии^[9].

С 1978 по 1994 годы средний расход электричества немецкими машинами снизился почти вдвое^[24].

Современные модели класса A+++ расходуют 237 кВт⋅ч (на 280 циклов; на 2012 г.)^[25], а с системой сушки на цеолите — до 232 кВт⋅ч^[26]. Модели с тепловым насосом позволяют добиться до 137 кВт⋅ч/год^[27].

Современные устройства расходуют на 40 % меньше воды, чем 10-летние модели^[28].

Однако химическая агрессивность моющих средств для машинной мойки выше, чем для ручной, и таких средств требуется значительно больше.

Комбинированные таблетки для посудомоечных машин («мульти-табы») содержат компоненты для мытья, ополаскивания, защиты стекла, полировки, энзимов, устранения запаха и пр., но не все из них полезны на каждом этапе — часть просто уходит в слив и загрязняет окружающую среду. Из-за специфики работы часть веществ должна вводиться заранее, часть — в строго определённый момент.

Некоторые компоненты (например, умягчители для уже смягчённой воды) избыточны, другие плохо разлагаются на очистных сооружениях и вредны для водоёмов (см. подробнее).

По данным Австрийской палаты работников, в посудомоечных машинах часто используются избыточные препараты — ополаскиватели, ароматизаторы, средства для ухода за машиной^[29].

Оптимальной считается раздельная дозировка порошка, ополаскивателя и соли, а не комбинированные таблетки, поскольку дозировку можно подстроить под уровень загрязнения и объём загрузки.