Geschirrspüler

Spülfaktoren

Beim Spülen werden Geschirr und Besteck von Speiseresten und Fremdstoffen gereinigt. Das Reinigungsergebnis ist, egal ob von Hand oder mit dem Geschirrspüler gespült wird, immer von den Faktoren Mechanik, Temperatur, Chemie und Zeit abhängig. Vermittelndes Medium ist das Wasser. Erst durch das optimierte Zusammenwirken der Faktoren ist ein gutes Spülergebnis möglich. Wird der Anteil eines Faktors verkleinert, z. B. durch Absenken der Temperatur, muss für ein gleich gutes Spülergebnis mindestens ein anderer Spülfaktor vergrößert werden.

Faktoren beim Handspülen

Wasser

Beim Handspülen wird das Geschirr in das Wasser eingetaucht, die Speisereste quellen an, werden weich und lassen sich leichter vom Geschirr trennen. Das Wasser dient dabei als Lösungsmittel und Übertragungsmedium. Es überträgt die Wärme auf das Geschirr, löst und transportiert das Spülmittel und die Speisereste.

Chemie

Beim Handspülen reichen Spülmittel aus, die Fettemulgatoren und neutrale Netzmittel enthalten. Emulgatoren sind chemische Verbindungen, die fetthaltige Speisereste im Spülwasser fein verteilen. Netzmittel vermindern die Oberflächenspannung des Wassers und sorgen dafür, dass sich die Speisereste besser lösen.

Mechanik

Das Spülergebnis beim Handspülen beruht überwiegend auf einer mechanischen Wirkung, die durch den Einsatz von Spültuch, Schwamm und Bürste erreicht wird.

Temperatur

Das Handspülen erfolgt bei Temperaturen, die zu Beginn des Spülens bei ca. 45 °C liegen und dann schnell absinken. Das bedeutet, dass gegen Ende des Spülprozesses, wenn das stark verschmutzte Geschirr gespült werden soll, die Temperatur bereits zu niedrig ist und somit das Spülergebnis nachlässt, wenn das Spülwasser nicht ausgetauscht wird.

Zeit / Kontaktzeit

Beim Handspülen setzt sich der Arbeitsaufwand für die Gesamtspüldauer aus verschiedenen Tätigkeiten zusammen:

Geschirr in das Spülbecken legen, spülen, abtrocknen mit dem Geschirrhandtuch, Geschirr auf die Arbeitsfläche stellen. Fallbeispiele haben ergeben, dass für das Spülen von Hand von 12 Maßgedecken mit Serviergeschirr fast eine Stunde benötigt wird.

Durch den gezielten und starken Einsatz der Mechanik ist die Kontaktzeit beim Handspülen kurz. Die Kontaktzeit ist diejenige Zeitspanne, in der alle Faktoren (auch Chemie, Mechanik und Temperatur) auf das Spülgut einwirken.

Ressourcenverbrauch

Anhand einer Untersuchung der Universität Bonn, Sektion Haushaltstechnik wurden folgende Verbrauchswerte für das Spülen per Hand – bezogen auf ein Maßgedeck – festgestellt:

• Wasserverbrauch 6,06 Liter
• Energieeinsatz 0,15 kWh
• Spülmitteleinsatz 2,81 g
• Zeiteinsatz 8,05 Min.

(Quelle: Stamminger, R., Elschenbroich, A., Rummler, B. & Broil, G. (2007) Washing-up Behaviour and Techniques in Europe. In Hauswirtschaft und Wissenschaft, 1, S. 31–40)

Neben der individuellen Art des Spülens per Hand müssen in die Kostenrechnung auch sämtliche Hilfsmittel, wie Spül- und Geschirrtuch, deren regelmäßige Reinigung sowie ggf. Handschuhe und Handcreme mit einbezogen werden.

Faktoren beim maschinellen Spülen

Wasser

Wasser löst und transportiert den Reiniger und die Speisereste, benetzt das Spülgut und überträgt die Wärmeenergie.

Wasser bildet die Mechanik über den Sprühstrahl. Wasser trägt und schwemmt die abgelösten Speiserückstände mit dem Abpumpen aus dem Geschirrspüler. Wasser ist von Natur eher hart oder weich, also aus mehr oder weniger mit Mineralien angereichert, die für die menschliche Ernährung wichtig sind, beim maschinellen Spülen jedoch störende Beläge hinterlassen können. Daher werden in der Maschine durch eine Enthärtungsanlage störendeCalcium- und Magnesiumionen entfernt.

Die Wasserhärtewird durch Calcium- und Magnesium-Ionen verursacht und kann als Calciumoxid-Äquivalente (CaO_äq) angegeben werden. 10 Milligramm CaO_äq Gesamthärte in einem Liter Wasser entspricht 1 Grad deutscher Härte (°dH) bzw. 1,786 Millimol CaO_äq).

Ein Millimol ist der 1/1000 Teil eines Mols. Ein Mol enthält eine festgelegte Anzahl an Teilchen (6,022 10²³), gibt die Stoffmenge einer chemischen Verbindung an und kann mit Hilfe des Molekulargewichts der chemischen Verbindung in Gramm umgerechnet werden.

Seit 2007 wird die Wasserhärte mit der Neufassung des Gesetzes über die Umweltverträglichkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln (Wasch- und Reinigungsmittelgesetz – WRMG) in der Maßeinheit „Millimol“ Calciumcarbonat-Äquivalente (CaCO₃) angegeben werden. Daraus ergeben sich folgende Werte für die Härtebereiche, die in Kraft getreten sind:

Härtebereich 1 (weich): weniger als 1,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 1,5 mmol bzw. 84 mg CaO je Liter oder 8,4 °dH)
Härtebereich 2 (mittel): 1,5 bis 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 bis 14 °dH)
Härtebereich 3 (hart): mehr als 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht mehr als 14 °dH)

Anschauliche Erläuterungen liefert der Clip „Wasserhärte“ im BDEW Wasserportal auf Youtube.

Die Karte unten gibt nur einen groben Überblick über die Verteilung der Wasserhärtegrade in Deutschland, die Wasserhärte kann regional und auch innerhalb von Städten/Gemeinden unterschiedlich sein. Auskunft über den jeweiligen Härtebereich des Wassers gibt das zuständige Wasserversorgungsunternehmen. Es ist verpflichtet, zumindest einmal pro Jahr und zusätzlich bei jeder nicht nur vorübergehenden Veränderung des Härtebereiches den Verbraucher auf wirksame Weise (z. B. in Form von Aufklebern) zu informieren. In der Regel erfolgt die Bekanntgabe des jeweiligen Härtebereiches auch über die Wasserabrechnungen an die Haushalte. Sie kann aber auch jederzeit auf der Homepage des Wasserversorgers eingesehen werden.

Chemie

Maschinengeschirrspülmittel enthalten im Vergleich zu Handgeschirrspülmitteln deutlich weniger und ausschließlich schwachschäumende Tenside, dafür aber viele weitere Stoffe wie biologisch abbaubare Komplexbildner, Phosphonate, Polymere zum Dispergieren des Schmutzes, Enzyme, Alkalien und bei tablettierten Produkten Prozesshilfsstoffe. Phosphate werden seit dem Jahr 2017 in der Europäischen Union in Maschinengeschirrspülmitteln für Privatverbraucher nicht mehr eingesetzt.

Umweltbewusster Umgang mit Maschinengeschirrspülmitteln
Richtig dosieren heißt, ein ausgewogenes/optimales Verhältnis zu schaffen zwischen dem „Schmutz“ (Speiserückständen) und dem Reinigungsmittel. Die Dosierung ist abhängig von Maschinengröße, Spülgutmenge und -art, Spülprogramm und Verschmutzungsgrad.

Die heutige Dosierempfehlung für Reiniger liegt im Mittel bei 20 g (20 ml). Die Geschirrspüler sind mit Systemen ausgestattet, die die notwendige Chemie – Reiniger, Klarspüler und Salz – in der vorgegebenen Menge zum richtigen Zeitpunkt freigeben. Diese Systeme lassen sich entsprechend ihrer Anforderung einstellen. In der Gebrauchsanweisung der Geschirrspüler bzw. auf den Spülmittelpackungen finden sich entsprechende Hinweise.

Der Reiniger selbst wird vor jedem Spülgang in der erforderlichen Menge in die Dosierkammer gegeben. Bei stärkerer Verschmutzung sollte der Reiniger in Vor- und Hauptspülgang aufgeteilt bzw. die Reinigermenge erhöht werden. Unterdosierung führt zu Ablagerungen auf Spülgut und Maschine in Form von Kalk, Stärke, Fett, usw., die mit der Zeit sehr hartnäckig auflagern und unangenehm riechen können. Überdosierung ist normalerweise für Spülgut und Maschine nicht schädlich, führt aber zu einem nicht notwendigen Ressourcenverbrauch. Von der richtigen Dosierung hängt aber auch die Schutzfunktion gegenüber Spülgut und Maschine ab. Im Reiniger sind sogenannte Korrosionsinhibitoren enthalten, die Korrosion verhindern oder zumindest verzögern. Inzwischen sind auf dem Markt Geschirrspüler, die einen Reinigervorrat in Form einer PowerDisk beinhalten (Miele). Die Dosierung erfolgt automatisch programm- und verschmutzungsabhängig.

Spülmittel – Entwicklungstendenz
Unterschieden werden hoch- und niederalkalische Reiniger. Hochalkalische Maschinengeschirrspülmittel verdanken ihre Reinigungswirkung ihrer hohen Alkalität, werden aber für Privatverbraucher seit vielen Jahren nicht mehr hergestellt und waren stark ätzend. Aufgrund ihrer Zusammensetzung wurden diese Reiniger mit dem Gefahrensymbol „ÄTZEND (Korrosiv)“ gekennzeichnet. Die heutige Generation der mildalkalischen, kompakten Reiniger enthält für Privatverbraucherprodukte kein Phosphat mehr und wird aufgrund ihrer geringen Alkalität heute in der Regel mit dem Gefahrenpiktogramm „Ausrufzeichen“ und dem Signalwort „ACHTUNG“ gekennzeichnet.

Seit 1. Januar 2017 wurde der Phosphorgehalt aufgrund der Änderung der Detergenzienverordnung in der Europäischen Union in Maschinengeschirrspülmittel beschränkt. Da Phosphor ein wesentlicher Bestandteil im Phosphat darstellt hatte dies zur Folge, dass nur noch phosphatfreie Maschinengeschirrspülmittel in Verkehr gebracht wurden. Um das Phosphat zu ersetzen sind Kombinationen verschiedener Ersatzstoffe notwendig. Wie die Stiftung Warentest festgestellt hat, gibt es bei den Reinigern keine Leistungseinbuße durch die Phosphorbeschränkung.

Maschinengeschirrspülmitteltypen
Nahezu 98 % der heutigen Reiniger sind kompakte und niederalkalische Konzentrate in Pulver-, Tabletten-, Granulat- oder Gelform (flüssig). Nur noch wenige Reiniger werden entweder in einer hochvolumigen, mildalkalischen oder noch hochalkalischen Version für die professionelle Anwendung angeboten. Ein positiver Nebeneffekt der niederalkalischen Reiniger: Ernsthafte Gesundheitsschäden durch unsachgemäßem Umgang gingen nahezu auf null zurück.

Flüssige Reiniger (Gele) haben in Deutschland keinen großen Marktanteil. Sie zeichnen sich durch einfache Dosierung und schnelle Löslichkeit aus. Pulverförmige Reiniger werden in der Regel in einem Nachfüllsystem angeboten. Reiniger in Tablettenform (Tabs), die später als die kompakten Pulver auf den Markt kamen, haben mittlerweile einen hohen Anteil von über drei Viertel des Marktes erreicht. Der Grund für ihren steigenden Marktanteil ist die einfache Handhabung und die Tatsache, dass nur eine Packung bevorratet werden muss, sofern es sich um Multitabs mit Klarspüler- und Enthärterfunktion handelt. Aus ökologischer Sicht sind sie interessant, da durch ihre fest definierte Reinigermenge zumindest beim Einsatz in den gängigen 60 cm-Spülern Über- und Unterdosierung im Mittel keine Rolle spielen. Weiterentwicklungen bei den Multitabs führen zu immer höher kombinierten Produkten (2in1-, 3in1- bis hin zu 13in1-Tabs).

Maschinengeschirrspülmittel – Aufgaben
Dem Maschinengeschirrspülmittel kommt im Vergleich zum Handspülmittel eine besondere Bedeutung zu. Ist beim Handspülen das Ergebnis sofort kontrollier- und wenn nötig korrigierbar, findet der Spülvorgang im Geschirrspüler mehr oder weniger im „Verborgenen“ statt. Der Mechanik in der Maschine sind Grenzen gesetzt, somit übernimmt der Reiniger wichtige Aufgaben im Reinigungsprozess:

• Aufquellen der Speiserückstände
• Ablösen der Rückstände vom Spülgut
• Abbau von Anschmutzungen in mikroskopisch kleine Partikel, die in der Spülflotte getragen und abgeschwemmt werden
• Entfernen von Farbsubstanzen
• Schutz vor Korrosion für Spülgut und Maschine
• Binden von Wasserhärtebestandteilen

Die mildalkalischen Reiniger sind enzymhaltig. Enzyme übernehmen den Abbau von Stärke und Eiweiß und ersetzen somit die hohe Alkalität der alten Reiniger.

Die Sauerstoffbleiche hat die früher übliche Chlorbleiche ersetzt. Zur Komplexierung der Restwasserhärte bzw. Härte aus Speiserückständen wurden Phosphate durch wie Polycarboxylate und/oder Citrate ersetzt.

Bestandteile heutiger Maschinengeschirrspülmittel für Privatverbraucher und ihre Aufgaben im Reinigungsprozess

Klarspüler - Aufgaben
Der Klarspüler wird mit dem letzten Spülwasser zugegeben. Er setzt die Oberflächenspannung des Wassers herab und benetzt die gereinigten Geschirrteile. Der Klarspüler bewirkt das schnelle und homogene Ablaufen des Wassers vom Spülgut und reduziert die Trocknungszeit. Dadurch schafft er die Voraussetzung für Glanz und fleckenfreie Geschirrtrocknung und reduziert den Energieverbrauch während der Trocknung.

Inhaltsstoffe und Wirkungsweise von flüssigen Klarspülern

Das Klarspülmittel wird in flüssiger Form als Zusatzprodukt angeboten oder ist bei den Kombinationsprodukten bereits enthalten (Herstellerangaben beachten). Als Zusatzprodukt wird es in einem separaten Vorratsbehälter dosiert. Die Dosiereinstellung erfolgt über einen mehrstufigen Wahlschalter an der Dosierkammer. Zeigt das Geschirr weiße Flecken (Eindampfungsrückstände), sollte der Wahlschalter höher eingestellt werden. Schlierenbildung ist ein Zeichen für eine zu hohe Klarspüler Dosierung, die Dosiereinrichtung muss niedriger eingestellt werden.

Regeneriersalz – Aufgaben
Regeneriersalz ist für die Funktion der eingebauten Enthärtungsanlage (Ionentauscher) erforderlich. Im Ionentauscher werden die härtebildenden Calcium- und Magnesium-Ionen im Wasser gegen Natrium(Salz)-Ionen ausgetauscht.

Der Austauschprozess kann nur so lange funktionieren, wie Natrium-Ionen an der Oberfläche der Kunstharzmasse des Ionenaustauschers gebunden sind. Die Leistung steht in Abhängigkeit von der Salzkonzentration und dem Faktor Zeit. Sind alle Natrium-Ionen gegen Ionen der Härtebildner ausgetauscht, ist die Kapazität der Enthärtungsanlage erschöpft und sie muss regeneriert werden. Daher muss der Salzbehälter des Geschirrspülers in regelmäßigen Abständen mit Regeneriersalz versorgt werden und die Enthärtungsanlage entsprechend der Wasserhärte eingestellt sein. Die Einstellung kann von Gerät zu Gerät unterschiedlich sein. In der Bedienungsanleitung der Gerätehersteller sind die Einstellwerte vorgegeben.

Als Regeneriersalz ist nur solches zu verwenden, welches hinsichtlich Reinheit und Körnungsgrad vom Spülmaschinenhersteller für diesen Zweck freigegeben ist. Im Allgemeinen muss das zu verwendende Salz der DIN EN 973 entsprechen und sollte nicht mehr als 5 % Feinanteile <0,2 mm aufweisen.

Bei hauseigenen Enthärtungsanlagen (Ionentauscher) kann u. U. auf Salz in der maschineneigenen Enthärtungsanlage verzichtet werden, sofern diese entsprechend eingestellt ist.

Sogenannte „Impfbienen“ (Dosiergeräte) oder „physikalische Enthärter“ (Magnetsysteme) funktionieren nicht bzw. haben zum Teil auch störende Auswirkungen auf das Spülgut. Hier sollte in jedem Fall mit dem Hersteller der Anlagen gesprochen werden.

Kombinierte Reiniger
In den letzten Jahren ist bei den Verbrauchern ein klarer Trend zu den einfacher und bequemer anzuwendenden Mehr-in–1-Produkten zu erkennen. Marktstudien haben ergeben, dass speziell das regelmäßige Nachfüllen von Regeneriersalz und Klarspüler von Verbrauchern als lästig und unbequem empfunden und gegebenenfalls auch vergessen wird. Diesem Umstand trägt die Einführung von sogenannten Multi-Tabs Rechnung. Je nach Produkt kommen unterschiedliche Bestandteile dazu. Bei 2in1-Produkten ist der Klarspüler integriert und bei 3in1-Produkten sowohl der Klarspüler als auch die Funktion des Regeneriersalzes. Bei allen weiteren Mehrphasen-Tabs kommen weitere Inhaltsstoffe dazu.

Die kombinierten Reiniger werden überwiegend als Reinigertabletten aber auch als Pulver angeboten. Hinsichtlich der Klarspülerfunktion gibt es im Markt verschiedene Varianten. Ähnliches gilt auch für die Inhibierung von Kalkablagerungen bei 3in1-Produkten beim Spülen mit höheren Wasserhärten. In den einzelnen Phasen des Spülprozesses muss eine Ablagerung von Kalk effektiv verhindert werden. Hier gibt es jedoch Grenzen: 3in1-Produkte können lediglich bis einschließlich Härtebereich 3 (hart)bis zu 21 °dH) ohne Regeneriersalz verwendet werden. Die ursprüngliche Befürchtung der Geschirrspülmaschinenindustrie, die Enthärtungsanlage der Geschirrspüler könnte bei längerem Betrieb ohne Regeneriersalz Schaden nehmen, hat sich in der Praxis als unbegründet erwiesen.

Mechanik

Der Faktor Mechanik wird beim maschinellen Spülen dadurch erreicht, dass Wasser mit einer Umwälzpumpe durch feine Öffnungen an den Sprüharmen auf das Geschirr gesprüht wird. Durch die entsprechende Ausrichtung der Sprühdüsen und die Gestaltung der Geschirrkörbe treffen die Wasserstrahlen mit ausreichendem Druck und unter günstigem Winkel auf das Geschirr auf, die Speisereste werden gelöst und entfernt.

Der Druck der Wasserstrahlen ist so bemessen, dass auch empfindliche, leichte Geschirrteile und Gläser nicht beschädigt werden.

Temperatur

Beim maschinellen Geschirrspülen wird mit ansteigenden Temperaturen gereinigt. Da alle Geschirrteile mit der gleich hohen Temperatur gespült und getrocknet werden, ist in Kombination mit bleichmittelhaltigen Maschinengeschirrspülmitteln ein hygienisch einwandfreies Ergebnis auch bei niedrigen Temperaturen im Reinigungsgang gewährleistet. Ist die Temperatur erreicht, wird sie je nach Programm eine bestimmte Zeit gehalten, um das Spülergebnis zu garantieren. Abhängig vom eingestellten Programm betragen die Temperaturen im Reinigungsgang 35 °C bis 75 °C und beeinflussen somit das Spülergebnis.

Im Klarspülgang werden die Voraussetzungen für den anschließenden Trocknungsgang geschaffen. Im Innenraum erreichen das Geschirr und der Spülbehälter Temperaturen von 55 °C bis 75 °C und sichern ein gutes Trocknungsergebnis und eine ausreichende Hygiene.

Zeit / Kontaktzeit

Die Kontaktzeit beim maschinellen Spülen verlängert sich durch die geringere Mechanik im Vergleich zum Spülen von Hand. Um ein gleich gutes Spülergebnis zu erzielen, müssen Spülprogramm und Reinigungstemperatur entsprechend gewählt werden. Beim Warmwasseranschluss verringert sich durch kürzere Aufheizzeiten die Kontaktzeit.

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