物理学家发现更有效和更环保的餐具清洁方法

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通常情况下,传统的洗碗机并不能杀死留在盘子、碗和餐具上的所有有害微生物。它们还需要很长的循环时间,耗费大量的电力。此外,泵入和泵出的洗涤剂被释放到水源中,污染了环境。一个更有效、更环保的解决方案可以由高温蒸汽洗碗机提供。

在2022年8月30日AIP出版社出版的《流体物理学》上发表的一项研究中,来自多特蒙德工业大学和慕尼黑工业大学的研究人员模拟了这样一台洗碗机。他们发现,它在短短25秒内就能杀死盘子里99%的细菌。

一个理想化的洗碗机模型由一个具有坚实侧壁、顶部开口和底部喷嘴的盒子表示。一个覆盖着耐热菌种的盘子被放在喷嘴的正上方。一旦板子在模拟中达到一定的阈值温度,就可以认为微生物被灭活了。

“蒸汽以非常高的速度从喷嘴出来。我们可以看到冲击,产生的湍流有涡流和漩涡,”研究作者、多特蒙德工业大学的Natalie Germann说。“我们还包括热传递,它显示了模拟箱中的热量变化和固体表面的凝结情况。”

由蒸汽的高速产生的冲击波在洗碗机的表面上被反射。在这项工作中,该团队专注于细菌。然而,冲击波在未来可以被用来有效地清除食物残渣。

“我们的研究有助于确定冲击的强度、冲击的位置以及在洗碗机内产生的涡流,”研究作者、慕尼黑工业大学的Laila Abu-Farah说。“这些东西对于安排洗碗机内的物品或物体以及喷嘴的位置和方向非常重要。”

虽然模拟显示了细菌的快速灭活,但洗碗机的实际应用将包括一个以上的盘子,因此需要更多时间。然而,科学家们认为它仍然会比传统技术更快、更有效。

尽管高温蒸汽洗碗机最初会花费更多,但从长远来看,它将会在水、电和洗涤剂方面得到节省。它非常适合用于必须满足高卫生标准的场所,包括餐馆、酒店和医院。

“我们确认,使用高温蒸汽的洗碗机应用很有前景,”Germann说。“这是第一项将流体动力学和热传递与相变和细菌灭活相结合的工作。因此,它为未来的计算研究和进一步的技术工作打下了基础。”

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