Die Verwendung einer Spülmaschine kann besser sein, als ein Paar Ringelblumen anzuziehen und Ihre Teller von Hand zu schrubben – aber sie haben auch ihre Nachteile. Sie töten oft nicht alle schädlichen Mikroorganismen ab, die auf ungewaschenem Geschirr lauern können, verwenden lange Zyklen, die viel Strom verbrauchen, und geben Seife in den Abfluss, die die Umwelt verschmutzen kann. Eine effizientere, umweltfreundlichere und schnellere Lösung könnten Spülmaschinendesigns sein, die überhitzten Dampf verwenden, um Bakterien zu reinigen und abzutöten.
Ein Modell eines Prototyps einer Dampfspülmaschine wurde von der Strömungsmechanik-Expertin Professor Natalie Germann von der Technischen Universität Dortmund und ihren Kollegen erstellt.
Im Inneren des Geschirrspülers befindet sich eine Dampfdüse, über der ein Teller platziert werden kann.
In Simulationen fand das Team heraus, dass der Dampf bei Aktivierung des Geräts 99 Prozent der auf der Platte abgelagerten hitzebeständigen Bakterien in nur 25 Sekunden inaktivierte.
Prof. Germann sagte: „Dampf tritt mit sehr hoher Geschwindigkeit aus der Düse aus.
„Wir können Erschütterungen sehen, und die entstehende turbulente Strömung weist Wirbel und Wirbel auf.
„Wir beziehen auch die Wärmeübertragung ein, die zeigt, wie sich die Wärme in der Simulationsbox und die Kondensation auf den festen Oberflächen verändert.“
Die durch den Hochgeschwindigkeitsdampf erzeugten Stoßwellen werden von Oberflächen innerhalb der Spülmaschine reflektiert.
Während sich die vorliegende Studie auf die Fähigkeit des Dampfes konzentrierte, Bakterien abzutöten, sagte das Team, dass die Stoßwellen das Potenzial haben, Essensreste effektiv von Tellern und Gläsern zu entfernen.
Die Autorin des Artikels, Dr. Laila Abu-Farah von der Technischen Universität München, sagte: „Unsere Studie hilft dabei, die Stärke der Stöße, die Position der Stöße und die Wirbel zu bestimmen, die in der Spülmaschine erzeugt werden.
„Diese Dinge sind sehr wichtig für die Anordnung der Gegenstände oder Gegenstände in der Spülmaschine und die Platzierung und Ausrichtung der Düsen.“
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Derzeit haben die Forscher nur eine einfache Dampfspülmaschine modelliert, die einen einzelnen Teller reinigt – während eine kommerzielle Version mehrere Gegenstände gleichzeitig reinigen müsste.
Obwohl dies länger als nur 25 Sekunden dauern würde, sagte das Team, dass das Konzept viel schneller und effizienter sein sollte als herkömmliche, wasserbasierte Maschinen.
Die Anschaffungskosten einer Dampfspülmaschine wären ebenfalls höher als bei herkömmlichen Pendants, würden sich aber langfristig durch den geringeren Wasser- und Stromverbrauch für den Betrieb auszahlen – ganz zu schweigen vom Wegfall des Kaufs von Reinigungsmitteln.
Das Konzept, so die Forscher, sei ideal für den Einsatz in Hotels, Krankenhäusern und Restaurants, wo hohe Hygienestandards eingehalten werden müssen.
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Prof. Germann sagte: „Wir haben bestätigt, dass die Spülmaschinenanwendung mit überhitztem Dampf vielversprechend ist.
„Dies ist die erste Arbeit, die Fluiddynamik und Wärmeübertragung mit Phasenwechsel und bakterieller Inaktivierung kombiniert.
„Damit legt es den Grundstein für zukünftige computergestützte Forschung und weitere technische Arbeiten.“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Physics of Fluids veröffentlicht.