Konventionella diskmaskiner dödar ofta inte alla skadliga mikroorganismer som finns kvar på tallrikar, skålar och bestick. De kräver också långa cykeltider som använder stora mängder elektricitet, och tvålen som pumpas in och ut släpps ut i vattenkällor och förorenar miljön.

Överhettade ångdiskmaskiner kan ge en mer effektiv och miljövänlig lösning. I Physics of Fluids , simulerade forskare från det tekniska universitetet i Dortmund och det tekniska universitetet i München en sådan diskmaskin och fann att den dödade 99 % av bakterierna på en tallrik på bara 25 sekunder.

Modellen av en idealiserad diskmaskin ser ut som en låda med solida sidoväggar, en toppöppning och ett munstycke i botten. En platta täckt med en värmebeständig bakteriestam placeras direkt ovanför munstycket. När plattan når en viss tröskeltemperatur i simuleringen anses mikroorganismerna vara inaktiverade.

"Ånga kommer ut ur munstycket med en mycket hög hastighet. Vi kan se stötar, och det turbulenta flödet som skapas har virvlar och virvlar", säger författaren Natalie Germann, från Technical University of Dortmund. "Vi inkluderar även värmeöverföring, som visar hur värmen förändras i simuleringsboxen och kondenseringen på de fasta ytorna."

Stötvågorna, som skapas av ångans höga hastighet, reflekteras på ytor i diskmaskinen. Medan teamet fokuserade på bakterier i detta arbete, kan chockerna användas för att effektivt ta bort matrester i framtiden.

"Vår studie hjälper till att bestämma stötarnas styrka, positionen för stötarna och virvlarna som skapas inuti diskmaskinen", säger författaren Laila Abu-Farah, från Münchens tekniska universitet. "Dessa saker är mycket viktiga för att ordna föremålen eller föremålen inuti diskmaskinen och placeringen och orienteringen av munstyckena."

Även om simuleringarna visar snabb inaktivering av bakterierna, skulle faktiska tillämpningar av diskmaskinen innehålla mer än en tallrik och därför kräva mer tid. Men forskarna tror att det fortfarande skulle vara mycket snabbare och effektivare än konventionell teknik.

Den överhettade ångdiskmaskinen skulle initialt kosta mer men skulle löna sig i längden med besparingar på vatten, el och diskmedel. Den skulle vara idealisk för användning på restauranger, hotell och sjukhus, som måste uppfylla höga hygieniska standarder.

"Vi bekräftade att diskmaskinsapplikationen med överhettad ånga är lovande", säger Germann. "Detta är det första arbetet som kombinerar vätskedynamik och värmeöverföring med fasförändring och bakteriell inaktivering. Det lägger därmed grunden för framtida beräkningsforskning och ytterligare tekniskt arbete."

Artikeln "Simulations of thermal phase changes and bacterial inactivation in a superheated steam dishwasher" är författad av Laila Abu-Farah och Natalie Germann. Artikeln kommer att dyka upp i Physics of Fluids den 30 augusti 2022. + Utforska vidare

Diskmaskinskomponenter gjorda av återvunnen plast