Koło Sinnera i jego efekt w procesie prania

Transkrypt

1 Leonardo da Vinci Project Równowaga w procesach pralniczych na wielką skalę Moduł 3 Proces prania Rozdział 1 Koło Sinnera i jego efekt w procesie prania Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 1

2 Spis treści Koło Sinnera Mechanika i jej efekt w procesie prania Chemia i jej efekt w procesie prania Temperatura i jej efekt w procesie prania Czas i jego efekt w procesie prania Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 2

3 Cel prania to: Usuwanie zabrudzeń Usuwanie plam Utrzymanie białego koloru produktów białych oraz jaskrawości barw produktów farbowanych i z nadrukami Utrzymanie lub przywrócenie stanu pierwotnego takich cech jak miękkość, puszystość, itd. Unikanie chemicznego lub fizycznego uszkodzenia które może skrócić żywotność dóbr Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 3

4 Koło Sinnera Ch T Ch t M t time T temperature M mechanics Ch chemistry t T M Temperature const. Chemical dosing const. Mechanics high Time shortened Temperature low Chemical dosing high Mechanics weak Time prolonged Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 4

5 Pralnicowirówki Podstawowymi elementami pralnicowirówki są: Obudowa zewnętrzna, część nieruchowa, z drzwiami przez które następuje za i wyładunek Perforowany bęben (wewnętrzny) zamontowany tak aby obracać się w osi horyzontalnej oraz bęben zewnętrzny utrzymujący kompiel piorącą. Bęben wewnętrzny może być podzielony lub nie w zależności od potrzeb Mechanizm rewersyjny pozwalający na obroty bębna zarówno w jedną jak i drugą stronę w tych samych ilościach obrotów w celu uniknęca wkręcania się pomiędzy siebie bielizny Elektryczny motor, elementy grzewcze lub wtryskiwacze pary, zawory(woda, para), panel sterujący. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 5

6 Pralnicowirówka Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 6

7 Konstrukcja bębna wewnętrznego Średnica bębna [mm] powyżej 1700 Podział O D Y X Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 7

8 Mechanika i jej efekt w procesie prania Ruch prania w pralnicowirówkach spowodowany jest przez obrót bębna wewnętrzengo Jej intensywność zależy od prędkości bębna, np. Ilość obrotów na minutę W zależności od prędkości obwodowej wpływ na działanie mechaniczne jest zróżnicowany, od małego do znaczącego. Jeśli prędkość obwodowa jest trochę niższa niż prędkość równoważąca, pranie opada pod pewnym kątem zwanym kątem opadania, α Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 8

9 Mechanika i jej efekt w procesie prania A α α F c centrifugal force F gravity force g F c Mechaniczny faktor (G) jest określany jako sinα sin α sin α = = F F c g m = π n 30 mg 2 mω r = mg 2 D 2 = G Dn gdzie: n liczba obrotów [obr./min] D średnica bębna [m] 2 = G Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 9

10 Mechanika i jej efekt w procesie prania Faktor G w pralnicowirówkach Typ Wielkość Średnica bębna Obroty [1/min] G załadunku [kg] [mm] IPSO/HF D Hooge/Junior Girbau/HS Wascator/ Dubix/FAS Primus/F Luniwash/ Wascator/ D Hooge/ Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 10

11 Mechanika i jej efekt w procesie prania W większości pralnicowirówek faktor G waha się pomiędzy (dla małych i średnich załadunków) a nawet 0.5 (dla dużych załadunków) Jest to spowodowane stosowaniem takich produktów tekstylnych, które wymagają delikatnego traktowania podczas procesu pralniczego, a wzmożone działanie mechaniczne może je zniszczyć lub skrócić ich żywotność. Ostatnimi czasy postęp w konstrukcji pralnicowirówek umożliwił wprowadzenie regulacji ciągłej kąta opadania w zakresie W razie potrzeby dla niektórych produktów tekstylnych odpornych na działanie czynnika mechanicznego, kąt opadania może zostać zwiększony nawet do Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 11

12 Mechanika i jej efekt w procesie prania Na mechanikę wpływa także: Stosunek załadunku (iloraz pojemności bębna w dm 3 do wielkości załadunkiu) wyrażony w [dm 3 /kg] lub prosto 12:1 Stosunek kąpieli piorącej (poziom wody w bębnie) w procesach prania i płukania zdefiniowany jako stosunek całkowitej objętości wody w pralnicowirówce do masy prania wyrażony w [dm 3 /kg] lub po prostu jako 5:1; przy niskim poziomie kąpieli pralniczej czynnik mechaniczny się zwiększa w związku z rosnącymi siłami tarcia. Budowa bębna wewnętrznego; w bębnach podzielonych na strefy zauważyć można mniejszy wpływ czynnika mechanicznego; z kolei wzrost średnicy bębna powoduje jego zwiększenie Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 12

13 Mechanika i jej efekt w procesie prania Optymalne ilości kąpieli piorącej w pralnicowirówkachzalecenia praktyczne pranie hotelowe (I stopień zabrudzenia) 10:1 pranie średnio zabrudzone (II stopień zabrudzenia) 12:1 pranie mocno zabrudzone (III stopień zabrudzenia) 14:1 firany i delikatne produkty 14:1 mieszanki poliester/bawełna 20:1 obecnie najczęściej stosowany jest uniwersalny współczynnik 11:1(Standard ISO 9398 ) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 13

14 Mechanika i jej efekt w procesie prania Zalecane stosunki kąpieli (dm 3 /kg) w procesach prania i płukania według K. Hasenclever i J. Naumann Faza Rodzaj tekstyliów Kąpiel robocza stosunek, [dm 3 /kg] Łącznie stosunek, [dm 3 /kg] Pranie Bawełna 4 5 ca 5 Poliester/Bawełna Płukanie Bawełna 6 8 ok. 8 Poliester/Bawełna ok Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 14

15 Mechanika i jej efekt w procesie prania Odwadnianie prania po wirowaniu pośrednim i końcowym Miarą usunięcia wilgoci z tekstyliów poddanych praniu i płukaniu jest współczynnik odwadniania G, definiowany jako stosunek przyspieszenia odśrodkowego bębna pralnicowirówki do przyspieszenia ziemskiego i jest wyrażony następująco: G = 2 ω r g or G = 0,000555D n gdzie: G współczynnik odwadniania, ω prędkość kątowa = πn/30 r = D/2, g = 9,81 m/s 2, D średnica wewnętrzna bębna [m] n liczba obrotów na minutę 2 [min 1 ] n G = 5,6 D 1000 gdzie: D średnica wewnętrzna bębna [cm] 2 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 15

16 Mechanika i jej efekt w procesie prania Wartości współczynnika odwadniania (G) w pralnicowirówkach o różnej pojemności Rodzaj Załadunek [kg] Średnica bębna [mm] Obroty [min 1 ] Współczynnik odwadniania IPSO/HF D Hooge/Junior Girbau/HS 3022 (G) Wascator/ Dubix/FAS Primus/F Luniwash/ D Hooge/ Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 16

17 Mechanika i jej efekt w procesie prania Wpływ różnych rodzajów tekstyliów na wilgotność końcową po odwadnianiu Rodzaj Masa na jednostkę Wilgotność powierzchni [g/m 2 ] końcowa [%] Wiskoza Dzianina z wiskozy Bawełna Dzianina z bawełny Len Dzianina z wełny 27 Poliamid Włókno poliamidowe 15 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 17

18 Chemia i jej efekt w procesie prania DREAM OF THE W ASHERWOMAN (R. Berneiser, K. Ueberschär, Lehrbuch der Textilreinigung, VEB Fachbuchverlag, Leipzig 1980) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 18

19 Chemia i jej efekt w procesie prania Zużycie wody w praniu Zużycie wody w pralnicowirówkach dla danego załadunku (kg) jest zależne od: zastosowanej metody prania rodzaju tekstyliów każdy rodzaj tekstyliów przeznaczonych do prania oraz stopień zabrudzenia wpływają na zużycie wody ilości kąpieli piorącej jest to główny czynnik wpływający na zużycie wody w kolejnych etapach procesu pralniczego liczby faz procesu wymagających wypełnienia pralnicy wodą Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 19

20 Chemia i jej efekt w procesie prania Maszyny Operacje technologiczne Całkowite Pranie Pranie 1) Płukanie zużycie Tradycyjne pralnice Pralnicowirówki starej generacji Pralnicowirówki nowej generacji 26.0 (średnio): a) pranie bielizny noworodków (również odzież robocza) 1) b) 3 płukania 2) c) 3 płukania d) 2 płukania Pralnice tunelowe całkowite zużycie 8.0 Dezynfekatory całkowite zużycie 10.0 Sterylizatory całkowite zużycie 5.0 Zużycie wody w pralnicach (dm 3 /kg załadunku) 1) pranie wstępne (2 operacje) w oddzielnej maszynie, 2) większa ilość kąpieli piorącej (mieszanka PET/bawełna) (A. Milczyński, Poradnik Pralniczy, SPENTEX ed., Łódź 2002) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 20

21 Chemia i jej efekt w procesie prania Główne składniki współczesnych środków piorących: Środki powierzchniowo czynne (mydła, anionowe, niejonowe) Sequestering agents (TPPNa, Zeolith A, NTA, EDTA etc.) Wspomagacze (węglan sodu, metakrzemian sodu, siarczan sodu, nadboran sodu, itd.) Enzymy Fosfonaty Związki organiczne Stabilizatory piany Sodowe sole celulozy karboksymetylowej FBA Środki zapachowe Barwnik Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 21

22 Chemia i jej efekt w procesie prania ŚRODKI DEZYNFEKUJĄCE/WYBIELAJĄCE Dezynfekatory i wybielacze na bazie chloru Dezynfekatory i wybielacze na bazie tlenu H 2 O 2 + OH H 2 O + HOO H 2 O 2 + CH 3 COOH H 2 O + CH 3 COOOH systemy aktywne (TAED), systemy aktywne zmodyfikowane (H 2 O 2 /TAED/ACL) do wybielania w pralnicach tunelowych (wfk) Foellner, B., Bohnen, J., Kruessmann, H., Proceedings of the 40th wfkinternational Detergency Conference, April 30th May 3rd, (2001), Strasbourg, France, pp Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 22

23 Chemia i jej efekt w procesie prania O N O O N O O + 2 HOO H C O O + H O N N O H TAED Hydroperoxide Peracetic acid DAED C H 3 O O TAED Tetra Acetyl Ethylene Diamine DAED Di Acetyl Ethylene Diamine O + CH 3 COOH O Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 23

24 Chemia i jej efekt w procesie prania Działanie bakteriobójcze systemów TAED/PBS na bakterię Legionella pneumophila* 7 No of colony forming units/ml PBS1; ph 6.5 PBS1; ph 8.0 TAED/PBS1; ph 8.0 TAED/PBS1; ph Contact time [min] * George, I., Proceedings of the 37th wfkinternational Detergency Conference, May 2123, (1996), Krefeld, Germany, pp Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 24

25 Chemia i jej efekt w procesie prania 120 Maxapem Activity [%] ph Zmiana aktywności proteazy (MAXAPEM) a ph kąpieli piorącej Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 25

26 Chemia i jej efekt w procesie prania CHEM+FBA CHEM CHEM+ULTRA Remission [%] Wavelength [nm] Osłabienie tkaniny bawełnianej przez użycie wybielaczy: chemicznych (chem), fluorescencyjnych (FBA), ultramaryna (ultra) a długość fali świetlnej Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 26

27 Chemia i jej efekt w procesie prania Sequestring agents (TPPNa sodium tripolyphosphate and Zeolite) O O 5 O O O 3 O O O O O O O O O O O O O P P P P Ca ++ P P P P 3Na 5 Na + + O O O O O O O O Ca TPPNa O O O Si O Al O O 2Na + O O Al O Si O O O O O O Si O Al O Ca ++ O Ca ++ O O Al O Si O + 2Na + O O Zeolite Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 27

28 Chemia i jej efekt w procesie prania Sequestring agent (nitrile triacetic acid) O O O CH 2 N CH 2 COONa CH 2 COONa CH 2 COONa Ca ++ H 2 O O Ca O CH 2 N CH 2 C=O Na + NTA H 2 O Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 28

29 Chemia i jej efekt w procesie prania Soil Electrostatic repulsion forces OCHCOO OCHCOO CH 2 CH COO COO Soil COO Fibre A Schemat adsorpcji soli sodowej celulozy karboksymetylowej dla włókna (A) i brudu (B) COO Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 29 B

30 Temperatura i jej efekt w procesie prania W podwyższonych temperaturach energia kinetyczna jonów powierzchniowych jest wyższa, dzięki czemu skuteczne usuwanie zabrudzeń jest łatwiejsze W podwyższonej temperaturze prędkość sorpcji jonów powierzchniowych jest podwyższona Problem odpowiedniej temperatury prania powinien być rozpatrywany równolegle z kwestią dezynfekcji Jeśli kryterium jest jakość prania, badania w pralniach brytyjskich oraz w BLRA wykazały, że nie ma zauważalnej zmiany w usuwaniu zabrudzeń w temperaturach 60 o C, 65 o C, 82 o C a nawet powyżej 92 o C. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 30

31 Temperatura i jej efekt w procesie prania Nasze badania nad sulfonianami linearnego alkilobenzenu wykazały, że maksymalna wydajność występuje w temperaturze 70 o C 75 o C. W Polsce, w pralnicach szpitalnych na podstawie zaleceń Państwowego Zakładu Higieny i Państwowej Inspekcji Sanitarnej pranie właściwe powinno być przeprowadzone w temperaturze o C i czasie 1618 min. Jaka powinna być odpowiednia temperatura prania? Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 31

32 Temperatura i jej efekt w procesie prania 9 8 Peracetic acid [g l 1 ] ACL1 (10 o C, ph=9), ph reduction after 60min ACL1 (20 o C, ph=9), ph reduction after 40min ACL1 (30 o C, ph=9), ph reduction after 20min Time [h] Wpływ temperatury reakcji i ustalenia czasowego redukcji poziomu ph na stężenie powstałego kwasu nadmrówkowego w systemie ACL/H 2 O 2 ; redukcja ph po 60min. (10 o C), po 40min. (20 o C) i po 20min. (30 o C) B. Foellner, J. Bohnen, H. Kruessmann, Proceedings of wfk 40 th International Detergency Conference, April 30 th May 3 rd, Strasbourg, France, 2001 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 32

33 Temperatura i jej efekt w procesie prania 10 9 Number of bacteria Initial 38 o C 55 o C 60 o C Temperature of main washing 65 o C Liczba żywych bakterii (Streptococcus faecalis) na ½ cala kwadratowego po płukaniu w zależności od temperatury prania właściwego Kelsey, J.C., Path, M.C., Wagg, R.E., BLRA Bulletin, 9 (15), (1969); 9 (16), (1969) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 33

34 Temperatura i jej efekt w procesie prania Liczba żywych bakterii pozostałych w kąpieli piorącej w różnych temperaturach Numer testu Temperatura [ o C] Minimalna ilość bakterii w ml Maksymalna ilość bakterii w ml Średnia ilość bakterii w ml Gruen, L., WRP, (7), 610 (1979) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 34

35 Temperatura i jej efekt w procesie prania Number of bacteria after disinfection Micrococcus E. coli 0 A B C D E F G H J K L Disinfection agents Liczba żywych bakterii na ½ cala kwadratowego tekstyliów po suszeniu bębnowym dla kocy wypranych w niskiej temperaturze z dodatkiem środków dezynfekujących: A oryginał, B bez środków dezynfekujących, CL różnorodne środki dezynfekujące Kelsey, J.C., Path, M.C., Wagg, R.E., BLRA Bulletin, 9 (15), (1969); 9 (16), (1969) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 35

36 Temperatura i jej efekt w procesie prania Washing efficiency [%] Protogal Sd Maxatase Absence Temperature [ o C] Wpływ temperatury na wydajność pralniczą enzymowych środków piorących. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 36

37 Czas i jego efekt w procesie prania Czas prania jest odwrotnie proporcjonalny do stężenia środka piorącego i zastosowanej mechaniki. Środki piorące wymagają skończonego czasu oddziaływania aby zapewnić odpowiednie interakcje między włóknami, brudem a środkiem piorącym. Wraz z wydłużonym czasem powstaje prawidłowa równowaga między powierzchnią włókien a kąpielą piorącą, która w ten sposób wpływa na unoszenie się oddzielonego brudu i jego rozkład Wydłużony czas prania przyczynia się do większego wtórnego osadzania się barwników z zabrudzeń przyczyniających się do szybszego szarzenia tekstyliów oraz ich mechanicznych uszkodzeń. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 37

38 Czas i jego efekt w procesie prania Podobnie jak temperatura, czas w którym dana temperatura jest podtrzymywana jest uważany za ważny czynnik przy dezynfekcji Według badań BLRA całkowity czas prania właściwego powinien wynosić do 10 min. + 4 min. jako czas mieszania w temperaturze 65 o C W pralnicowirówkach o dużej pojemności 8 min. czasu mieszania powinno zostać dodane (łącznie 18 min.) Wzrost temperatury do 71 o C jest związany ze zmniejszeniem się podstawowego czasu prania do 3 min. przy czasie mieszania 4 lub 8 min. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 38

39 Czas i jego efekt w procesie prania Washing efficiency [%] Protogal Sd Maxatase Absence Time [min] Wpływ czasu na wydajność pralniczą enzymowych środków piorących. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 39

40 Czas i jego efekt w procesie prania Nr Faza Woda Poziom Temperatura [ o C] Czas [min] Środek Ilość[g/kg] Pranie właściwe 1 zimna niski 40 8 Clax Build, Clax 100 OB Pranie Technology of washing of the hospital whitework, according to Diversey; Milczyński, A., Poradnik pralniczy, Spentex ed., Łódź, 2002 r. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects właściwe 2 zimna niski 85 7 Clax Personril spust 1 4. płukanie 1 zimna wysoki 3 5. spust 1 6. płukanie 2 zimna wysoki 3 7. spust 1 8. płukanie 3 zimna średni 3 9. spust wirowanie 8 Clax Divercid I, Clax Combi Clax Build, Clax 100 OB środek piorący; Clax Personril środek wybielającodezynfekujący, Clax Divercid I i Clax Combi citric środki regulujące ph w ostatnim płukaniu citric