ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО МЫТЬЯ ПОСУДЫ Российский патент 2021 года по МПК C11D3/386 C11D3/395 A47L15/00 A47L15/42 

Область техники

Настоящее изобретение входит в область автоматических посудомоечных машин. В частности, оно относится к автоматической посудомоечной машине, обеспечивающей превосходную и легко настраиваемую производительность, также будучи энергосберегающей.

Уровень техники

Ферменты, такие как протеаза и амилаза, и отбеливатели, такие как перкарбонат натрия и перборат натрия, являются важными ингредиентами многих коммерчески доступных детергентов для автоматических посудомоечных машин. Как правило, они содержатся в детергенте в предопределенном количестве вместе со всеми другими ингредиентами детергента, таким образом, они высвобождаются при мытье одновременно даже при том, что они достигают своей оптимальной активности при различных температурах. Например, самые распространенные отбеливатели, используемые только в автоматических посудомоечных машинах, показывают удовлетворительную активность при приблизительно 50°C или выше, даже когда активаторы и/или катализаторы отбеливателя используются для улучшения их производительности. Многие ферменты, с другой стороны, могут хорошо функционировать при более низких температурах.

В некоторых случаях обсуждается раздельное введение ферментов и отбеливателя, но обычно считается, что ферменты должны вводиться вначале, а отбеливатель впоследствии, для предотвращения деактивации ферментов отбеливателем. С другой стороны, в WO2016/020680 раскрыта инновационная система, в которой основное мытье начинается с отбеливающего раствора умеренно высокой температуры и позже сопровождается использованием ферментативного раствора при более низкой температуре. Было бы выгодно еще более уменьшить энергозатраты, связанные с производством достаточно горячей воды для стадии отбеливания, без ущерба для производительности отбеливателя или образования разновидностей соединений, вызывающих проблемы для последующей ферментативной стадии мытья. Кроме того, в контексте системы WO2016/020680, в которой детергент должен храниться в машине и дозироваться в течение многократных циклов мытья, стабильность хранения детергента является особенно важной.

Жидкости, как правило, являются более простыми для дозирования в системе мультидозы и дают хорошую гибкость в отношении количества, которое может дозироваться каждый раз. Однако, несмотря на то, что некоторые хлорные отбеливатели более активны, чем кислородные отбеливатели в низкотемпературных условиях, коммерчески доступные жидкие растворы хлорного отбеливателя, такого как гипохлорит натрия, не особенно стабильны после хранения в посудомоечной машине. Они должны храниться в сухом, прохладном и хорошо проветриваемом месте, что является противоположностью условиям в посудомоечной машине. Они могут также представлять такие опасности, как ожоги кожи, если потребитель контактирует с ними, могут генерировать газообразный хлор при разложении и могут деактивировать ферменты.

В EP 2,380,481 раскрыто автоматическое дозирующее устройство, поставляющее первую композицию, которая является твердым веществом, включающим дихлоризоцианурат натрия (NaDCC) в начале главного цикла мытья, и вторую композицию, включающую ферменты и нейтрализатор отбеливателя, пять минут спустя. Однако эффект отбеливания, достигнутый с помощью NaDCC в течение такого короткого периода времени, не особенно высок, требования к нейтрализатору отбеливателя представляют неудобство, но ферменты без него не являются достаточно защищенными, и трудно варьировать количество, вводимое от мытья к мытью.

Необходимо найти подходящий баланс между отбеливающими веществами, который давал бы высокую отбеливающую производительность и эффективность которого проявлялась бы очень быстро во время мытья (чтобы не увеличивать продолжительность цикла мытья), был бы энергосберегающим и стабильным при хранении, не вызывал проблемы для последующей ферментативной стадии мытья и мог дозироваться в жидкой форме, не представляя опасностей для потребителя.

Сущность изобретения

В первом аспекте изобретение относится к способу автоматического мытья посуды, включающему электролитическое получение/выработку отбеливающих соединений, мытье посуды композицией, включающей отбеливающие соединения, и затем мытье посуды композицией, включающей фермент.

Во втором аспекте изобретение относится к автоматической посудомоечной машине, включающей моечный бак, электрохимический элемент и первый резервуар для композиции, включающей фермент, причем электрохимический элемент выполнен с возможностью размещения в нем раствора, включающего соль хлорида щелочного металла, причем посудомоечная машина выполнена с возможностью проведения электролиза раствора и дозирования электролизованного раствора в моечный бак перед дозированием в моечный бак композиции, включающей фермент.

В третьем аспекте изобретение относится к набору, включающему:

- автоматическую посудомоечную машину, включающую моечный бак, электрохимический элемент и первую поверхность для сопряжения; и

- по меньшей мере первый картридж выполненный с возможностью сопряжения с первой поверхностью для сопряжения, причем первый картридж включает первый резервуар для композиции, включающей фермент;

причем набор включает второй резервуар для композиции, включающей соль хлорида щелочного металла, причем второй резервуар обеспечен в первом картридже или во втором картридже, выполненном с возможностью сопряжения с первой поверхностью для сопряжения или второй поверхностью для сопряжения на посудомоечной машине;

причем, когда первый картридж и второй картридж, если он имеется, сопряжены с соответствующей поверхностью для сопряжения, посудомоечная машина выполнена с возможностью:

подачи композиции, включающей соль хлорида щелочного металла или раствор композиции, из второго резервуара в электрохимический элемент;

для электролитического получения отбеливающего соединения; и

для подачи в моечный бак электролитически полученных отбеливающих соединений и последующей подачи в моечный бак композиции, включающей фермент.

Подробное описание

Все проценты, упомянутые здесь, представляют собой весовые %, если не указано иное или по контексту не требуется иное. Варианты осуществления, описанные здесь в отношении одного аспекта изобретения, одинаково применимы к другим аспектам изобретения, если не указано иное, или по контексту не требуется иное.

В варианте осуществления изобретения отбеливающее соединение получают способом, включающим электролиз раствора соли хлорида щелочного металла, предпочтительно хлорида натрия.

Электролиз раствора хлорида натрия (солевой раствор) для получения отбеливателя является по себе известной реакцией. Газообразный водород генерируется на катоде, и газообразный хлор - на аноде; если газообразному хлору не дают убежать, он распадается и реагирует далее с получением гипохлорита натрия или хлорноватистой кислоты, в зависимости от pH.

Авторы изобретения изучили эту систему и обнаружили, что отбеливатель может быть сгенерирован относительно быстро in situ в посудомоечной машине и в соответственно небольшом объеме воды, для непосредственного использования во время цикла мытья или для хранения для более позднего использования. Они пришли к заключению, что электролиз под щелочным pH подходит лучше всего для настоящего изобретения, чтобы сгенерировать отбеливающие соединения достаточно быстро для желаемой программы мытья посудомоечной машины и избежать негативного влияния на более позднюю ферментативную стадию.

Таким образом, в варианте осуществления, электролизованный раствор является щелочным, предпочтительно имеющим значение pH: по меньшей мере 8, по меньшей мере 8,5, по меньшей мере 8,6, по меньшей мере 8,7, по меньшей мере 8,8, по меньшей мере 8,9 или по меньшей мере 9; и/или до 10, до 9,5, до 9,4, до 9,3, до 9,2 или до 9,1. Предпочтительно, электролизованный раствор не подвергается дальнейшей модификации pH до попадания в промывочную воду. Раствор может быть буферизованным или не буферизованным.

Электролизованный раствор может быть раствором соли хлорида щелочного металла в деионизированной воде или недеионизированной воде. В варианте осуществления используется деионизированная вода. В варианте осуществления раствор не содержит никаких других активных ингредиентов; в варианте осуществления он состоит по существу из или состоит из воды и соли хлорида щелочного металла.

Реакция электролиза не требует для ее проведения высокой температуры. Таким образом, более низкие температуры могут использоваться для сохранения энергии. В варианте осуществления способ по изобретению включает электролитическое получение отбеливающих соединений при температуре не выше 40°C, предпочтительно не выше 35, 30 или 25°C.

В варианте осуществления электрохимический элемент расположен в главном отсеке посудомоечной машины. В варианте осуществления хлорид натрия присутствует в солевом баке посудомоечной машины и дополнительно используется для пополнения электрохимического элемента. В варианте осуществления электрохимический элемент является невентилируемым или иначе адаптированным таким образом, чтобы газообразный хлор, сгенерированный во время реакции, не выходил из ячейки, а растворялся обратно в раствор.

Предпочтительно электрохимический элемент питается переменным током от посудомоечной машины, и никакой дополнительной батареи не требуется. Это ставит его собственные конструктивные ограничения в зависимость от условий электролиза, которые могут использоваться, если нет абсолютной свободы выбора напряжения.

В варианте осуществления напряжение электрохимического элемента составляет от 8 до 10 В, предпочтительно от 8,5 до 9,5 В, предпочтительно от 8,9 до 9,1 В, предпочтительно 9 В. В другом варианте осуществления может быть выбрано более высокое напряжение.

В варианте осуществления посудомоечную машину конфигурируют, чтобы она могла настраивать напряжение, поставляемое к электрохимическому элементу. Это обеспечивает дополнительный контроль над реакцией, позволяющий настроить ее на различные программы мытья, например, генерировать отбеливающие соединения более быстро для быстрой программы мытья или в более концентрированной форме для интенсивной программы мытья.

В варианте осуществления нет никакой мембраны или другого физического сепаратора между электродами ячейки для электролиза. Предпочтительно, раствор, поставляемый на анод, имеет ту же конституцию, что и раствор, поставляемый на катод. Предпочтительно, единственный раствор поставляется в ячейку для электролиза, и каждый электрод находится в контакте с единственным раствором.

Предпочтительно электроды изготовлены из любого подходящего материала, стойкого к коррозии в щелочном растворе.

В варианте осуществления объем раствора, электролизующегося каждый раз, составляет менее 1 литра, предпочтительно: до 800 мл, до 700 мл, до 600 мл, до 500 мл, до 400 мл, до 300 мл, до 250 мл или до 200 мл; и/или по меньшей мере 50 мл, по меньшей мере 100 мл или по меньшей мере 150 мл.

При некоторых обстоятельствах лучший выход отбеливающих соединений получают путем электролиза довольно небольшого объема относительно концентрированного раствора, тогда как гидравлика посудомоечной машины требует большего объема жидкости для эффективной поставки в моечный бак. Соответственно, электролизованный раствор может быть разбавлен перед тем, как быть поставленным в моечный бак. В варианте осуществления объем раствора, включающего отбеливающее соединение, поставляемого в моечный бак посудомоечной машины, составляет менее 1 литра, предпочтительно: до 800 мл, до 700 мл, до 600 мл, до 550 мл или до 500 мл; и/или по меньшей мере 100 мл, по меньшей мере 150 мл, по меньшей мере 200 мл, по меньшей мере 250 мл или по меньшей мере 300 мл.

В варианте осуществления концентрация соли щелочного металла в растворе составляет: по меньшей мере 1 вес.%, по меньшей мере 2 вес.%, по меньшей мере 5 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 10 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 15 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 20 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 25 вес.%; и/или до 40 вес.%, предпочтительно до 35 вес.%, предпочтительно до 30 вес.%.

В варианте осуществления реакция электролиза продолжается в течение: по меньшей мере 5 минут, предпочтительно по меньшей мере 10 минут, предпочтительно по меньшей мере 15 минут, предпочтительно по меньшей мере 20 минут, предпочтительно по меньшей мере 25 минут, предпочтительно по меньшей мере 30 минут, предпочтительно по меньшей мере 35 минут, предпочтительно по меньшей мере 40 минут; и/или до 60 минут, предпочтительно до 55 минут, предпочтительно до 50 минут, предпочтительно до 45 минут. Если это слишком долго в контексте желаемой программы мытья посудомоечной машины, реакция электролиза может быть проведена заранее, и сгенерированные отбеливающие соединения могут быть сохранены для использования в более позднем цикле мытья.

Фермент может быть любым ферментом, подходящим для использования в автоматической посудомоющей машине. Предпочтительно он представляет собой амилазу или протеазу. Содержащая фермент композиция может включать и амилазу, и протеазу.

Посудомоечная машина по изобретению является предпочтительно бытовой посудомоечной машиной. Предпочтительно она имеет единственный моечный бак, и он имеет неконвейерный тип, т.е. тарелки остаются в посудомоечной машине стационарными. Предпочтительно программа мытья длится: по меньшей мере 15 минут, по меньшей мере 20 минут, по меньшей мере 25 минут, по меньшей мере 30 минут, по меньшей мере 35 минут, по меньшей мере 40 минут или по меньшей мере 45 минут; и/или до 90 минут, до 80 минут, до 70 минут или до 60 минут.

Включающая фермент композиция может быть добавлена в резервуар, находящийся в самой посудомоечной машине. Альтернативно она может поставляться из картриджа, сопряженного с посудомоечной машиной. Точно так же композиция, включающая соль щелочного металла, может быть сохранена в резервуаре в посудомоечной машине или в картридже, сопряженном с посудомоечной машиной, либо том же картридже, как в случае содержащей фермент композиции, либо в другом. Предпочтительно, солевой бак посудомоечной машины используется с двойной целью ее нормального функционирования и пополнения электрохимического элемента.

В варианте осуществления электролитически сгенерированное отбеливающее соединение поставляется во время главной фазы мытья цикла посудомоечной машины. Предпочтительно, фермент поставляется позже в той же главной фазе мытья. В варианте осуществления цикл посудомоечной машины включает фазу полоскания после поставки электролитически сгенерированных отбеливающих соединений и перед поставкой фермента.

Примеры

Следующие неограничивающие примеры предоставляют доказательство принципа настоящего изобретения.

310 мл 2,86% (вес./вес.) раствора NaCl при pH от 9 до 10 получали с использованием NaCl, NaOH и деионизированной воды. Этот раствор подвергали электролизу при комнатной температуре с напряжением 9 В и током 1,5 А в течение 2 часов. Не было никакой ион-проницаемой мембраны или другого сепаратора между электродами. Конечный раствор разбавляли деионизированной водой до объема 500 мл.

В посудомоечную машину Miele G661 загружали грязную посуду, которую мыли согласно следующей модели процедуры с использованием электролитически полученного/сгенерированного отбеливателя при комнатной температуре в Примере 1 и стандартного отбеливателя при 50°C в Сравнительном Примере 1. Вымытую посуду оценивали согласно методу IKW (10=самая чистая, 1=самая грязная).

Стадия Объем (мл) Время (мин.) Пример 1 Сравнительный пример 1 Стадия отбеливания^#* 500 2 Водный раствор хлорного отбеливателя, комнатная температура Водный раствор перкарбонатного отбеливателя, 50 °C Дополнительное ополаскивание^#* 4 × 500 2 Вода Вода Добавление балластного загрязнения Ферментативная стадия^## 3700 20 Композиция с амилазой и протеазой, 40 °C Стадии ополаскивания, неионогенное ПАВ+вода, 70 °C Оценка IKW - поддающиеся отбеливанию загрязнения (чай) 9,7 10,0 Оценка IKW - вареное молоко 7,1 7,0 Оценка IKW - яичный желток/мясной фарш 8,0 8,5 Оценка IKW - присохший крахмал 8,2 9,1 Средняя оценка 8,3 8,7

^# ручное распыление * промывная жидкость, дренируемая затем из бака

^## распыление с помощью механического устройства

Можно заметить по этим результатам, что способ по изобретению (с использованием электролитически сгенерированного отбеливателя) обеспечивает превосходную производительность при намного более низкой температуре и все еще дает приемлемую ферментативную производительность на последующей стадии.

В этом тесте электроды были уже несколько корродированы до использования, в результате чего реакция протекала медленнее, чем хотелось бы. Ожидается, что с новыми, некорродированными электродами, реакция протекала бы намного быстрее. Кроме того, было обнаружено, что неразведенный содержащий хлорный отбеливатель раствор был стабилен в течение по меньшей мере 7 дней при хранении в закрытых стеклянных бутылках как в холодильнике, так и при комнатной температуре. Это обеспечивает удобство, заключающееся в возможности генерировать партию электролизованного раствора перед началом нормальной программы мытья посудомоечной машины, таким образом, быстрое мытье может поддерживаться даже в случае, когда реакция электролиза протекает не с такой скоростью, как хотелось бы.

Изобретение относится к способу автоматического мытья посуды. Описан способ автоматического мытья посуды, включающий электролитическое получение отбеливающих соединений, мытье посуды композицией, включающей отбеливающие соединения, и последующее мытье посуды композицией, включающей фермент, причем электролитическое получение отбеливающих соединений проводят при температуре не выше 40°C. Технический результат - обеспечение высокой отбеливающей способности и производительности. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ автоматического мытья посуды, включающий электролитическое получение отбеливающих соединений, мытье посуды композицией, включающей отбеливающие соединения, и последующее мытье посуды композицией, включающей фермент, причем электролитическое получение отбеливающих соединений проводят при температуре не выше 40°C.

2. Способ по п.1, включающий электролитическое получение отбеливающих соединений из раствора соли хлорида щелочного металла, предпочтительно хлорида натрия.

3. Способ по п.2, в котором раствор является щелочным, предпочтительно значение pH составляет 8-10.

4. Способ по любому из пп. 1-3, включающий электролитическое получение отбеливающих соединений в электрохимическом элементе, не имеющем мембраны, разделяющей электроды.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором электролитическое получение отбеливающих соединений проводят при температуре не выше 35, 30 или 25°C.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором фермент является амилазой или протеазой.