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
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
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
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
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
Pralnicowirówka Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 6
Konstrukcja bębna wewnętrznego Średnica bębna [mm] 900 900 1400 1400 1700 powyżej 1700 Podział O D Y X Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 7
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
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 0.000555Dn 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
Mechanika i jej efekt w procesie prania Faktor G w pralnicowirówkach Typ Wielkość Średnica bębna Obroty [1/min] G załadunku [kg] [mm] IPSO/HF 205 20.0 760 40 0.68 D Hooge/Junior 21.0 700 41 0.66 Girbau/HS 3022 22.0 740 44 0.80 Wascator/220 22.0 750 44 0.81 Dubix/FAS 230 23.0 625 52 0.95 Primus/F 55 55.0 914 40 0.82 Luniwash/160 60.0 1120 27 0.46 Wascator/804 80.0 1120 36 0.81 D Hooge/900 90.0 1220 32 0.70 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 10
Mechanika i jej efekt w procesie prania W większości pralnicowirówek faktor G waha się pomiędzy 0.640.77 (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 0.210.34. W razie potrzeby dla niektórych produktów tekstylnych odpornych na działanie czynnika mechanicznego, kąt opadania może zostać zwiększony nawet do 0.87. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 11
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
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
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 4 6 6 8 Płukanie Bawełna 6 8 ok. 8 Poliester/Bawełna ok. 8 8 10 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 14
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
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 205 20.0 760 900 343 D Hooge/Junior 21.0 700 1000 390 Girbau/HS 3022 (G) 22.0 740 950 380 Wascator/220 22.0 750 850 300 Dubix/FAS 230 23.0 625 926 300 Primus/F 55 55.0 914 830 350 Luniwash/60 60.0 1120 780 380 D Hooge/900 90.0 1220 750 383 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 16
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 180 54 Dzianina z wiskozy 180 65 Bawełna 180 42 Dzianina z bawełny 180 48 Len 220 40 Dzianina z wełny 27 Poliamid 100 13 Włókno poliamidowe 15 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 17
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
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
Chemia i jej efekt w procesie prania Maszyny Operacje technologiczne Całkowite Pranie Pranie 1) Płukanie zużycie Tradycyjne pralnice 8.5 24.5 30.0 Pralnicowirówki starej generacji 8.5 21.5 30.0 Pralnicowirówki nowej generacji 26.0 (średnio): a) pranie bielizny noworodków (również odzież 8.5 8.5 19.0 36.0 robocza) 1) b) 3 płukania 2) 8.5 19.0 27.5 c) 3 płukania 8.5 17.0 25.5 d) 2 płukania 8.5 12.0 20.5 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
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
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. 283291 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 22
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
Chemia i jej efekt w procesie prania Działanie bakteriobójcze systemów TAED/PBS na bakterię Legionella pneumophila* 7 No of colony forming units/ml 6 5 4 3 2 1 0 PBS1; ph 6.5 PBS1; ph 8.0 TAED/PBS1; ph 8.0 TAED/PBS1; ph 6.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Contact time [min] * George, I., Proceedings of the 37th wfkinternational Detergency Conference, May 2123, (1996), Krefeld, Germany, pp. 9598 Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 24
Chemia i jej efekt w procesie prania 120 Maxapem 100 80 Activity [%] 60 40 20 0 7 8 9 10 11 12 13 ph Zmiana aktywności proteazy (MAXAPEM) a ph kąpieli piorącej Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 25
Chemia i jej efekt w procesie prania 105 100 CHEM+FBA CHEM CHEM+ULTRA Remission [%] 95 90 85 80 75 350 450 550 650 750 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
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
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
Chemia i jej efekt w procesie prania Soil Electrostatic repulsion forces OCHCOO OCHCOO CH 2 CH 2 2 2 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
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
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 92 95 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
Temperatura i jej efekt w procesie prania 9 8 Peracetic acid [g l 1 ] 7 6 5 4 3 2 1 0 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 0 5 10 15 20 25 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
Temperatura i jej efekt w procesie prania 10 9 Number of bacteria 10 7 10 5 10 3 10 0 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), 231 236 (1969); 9 (16), 239 246 (1969) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 33
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 14 20 1200 10000000 1280000 14 30 1800 3800000 634271 14 40 700 2400000 334121 13 50 100 156000 42293 13 60 50 10000 1315 8 70 40 400 210 5 80 40 600 192 3 90 10 300 113 Gruen, L., WRP, (7), 610 (1979) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 34
Temperatura i jej efekt w procesie prania Number of bacteria after disinfection 10 9 10 7 10 5 10 3 10 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), 231 236 (1969); 9 (16), 239 246 (1969) Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 35
Temperatura i jej efekt w procesie prania Washing efficiency [%] 40 35 30 25 20 15 10 5 Protogal Sd Maxatase Absence 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Temperature [ o C] Wpływ temperatury na wydajność pralniczą enzymowych środków piorących. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 36
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
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
Czas i jego efekt w procesie prania 40 35 Washing efficiency [%] 30 25 20 15 10 Protogal Sd Maxatase Absence 5 15 30 45 60 75 90 105 120 135 Time [min] Wpływ czasu na wydajność pralniczą enzymowych środków piorących. Module 3 Washing process Chapter 1 Sinner s circle and its effects 39
Czas i jego efekt w procesie prania Nr Faza Woda Poziom Temperatura [ o C] Czas [min] Środek Ilość[g/kg] 1. 2. 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 40 10.5 właściwe 2 zimna niski 85 7 Clax Personril 7.0 3. 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 1 10. 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 6.0 1.5 2.0