Leonardo da Vinci Project
Równowaga w procesach pralniczych na
wielkÄ… skalÄ™
Moduł 3
Proces prania
Rozdział 1
Koło Sinnera i jego efekt w procesie
prania
1
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Spis treści
żð
Koło Sinnera
żð
Mechanika i jej efekt w procesie prania
żð
Chemia i jej efekt w procesie prania
żð
Temperatura i jej efekt w procesie prania
żð
Czas i jego efekt w procesie prania
2
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Cel prania to:
żð
Usuwanie zabrudzeń
żð
Usuwanie plam
żð
Utrzymanie białego koloru produktów białych oraz jaskrawości
barw produktów farbowanych i z nadrukami
żð
Utrzymanie lub przywrócenie stanu pierwotnego takich cech jak
miękkość,  puszystość , itd.
żð
Unikanie chemicznego lub fizycznego uszkodzenia które może
skrócić żywotność dóbr
3
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Koło Sinnera
Ch
Ch
T
T
t - time
T - temperature
M - mechanics
t
M
Ch - chemistry
t
M
Temperature - const. Temperature - low
Chemical dosing - const. Chemical dosing - high
Mechanics - high
Mechanics - weak
Time - shortened
Time - prolonged
4
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Pralnico-wirówki
Podstawowymi elementami pralnico-wirówki są:
żð
Obudowa zewnętrzna, część nieruchowa, z drzwiami przez które
następuje za i wyładunek
żð
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
żð
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
żð
Elektryczny motor, elementy grzewcze lub wtryskiwacze
pary, zawory(woda, para), panel sterujÄ…cy.
5
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Pralnico-wirówka
6
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Konstrukcja bębna wewnętrznego
Średnica bębna [mm]
900 900 - 1400 1400 - 1700 powyżej 1700
Podział
O D Y X
7
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w
procesie prania
żð
Ruch prania w pralnico-wirówkach spowodowany jest przez obrót
bębna wewnętrzengo
żð
Jej intensywność zależy od prędkości bębna,
np. Ilość obrotów na minutę
żð
W zależności od prędkości obwodowej wpływ na działanie
mechaniczne jest zróżnicowany, od małego do znaczącego.
żð
Jeśli prędkość obwodowa jest trochę niższa niż prędkość
równoważąca, pranie opada pod pewnym kątem zwanym kątem
kÄ…tem
opadania, Ä…
opadania, Ä…
8
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
F
Mechaniczny faktor (G) jest określany jako siną
c
A
Ä…
2
Fc mÉ r
sinÄ… = = = G
Ä…
Fg mg
2
Ä„ n D
mëÅ‚ öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
30 2
íÅ‚ Å‚Å‚
sinÄ… = = 0.000555Dn2 = G
mg
gdzie:
n  liczba obrotów [obr./min]
D  średnica bębna [m]
F - centrifugal force
c
F - gravity force
g
9
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Faktor G w pralnico-wirówkach
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 22.0 740 44 0.80
3022
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
10
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
" W większości pralnico-wirówek faktor G waha się pomiędzy
0.64-0.77 (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 pralnico-wirówek
umożliwił wprowadzenie regulacji ciągłej kąta opadania w
zakresie 0.21-0.34. W razie potrzeby dla niektórych produktów
tekstylnych odpornych na działanie czynnika mechanicznego,
kąt opadania może zostać zwiększony nawet do 0.87.
11
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Na mechanikę wpływa także:
" Stosunek załadunku (iloraz pojemności bębna w dm3 do
wielkości załadunkiu) wyrażony w [dm3/kg] lub prosto 12:1
" Stosunek kąpieli piorącej (poziom wody w bębnie) w
procesach prania i płukania zdefiniowany jako stosunek
całkowitej objętości wody w pralnico-wirówce do masy prania
wyrażony w [dm3/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
12
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Optymalne ilości kąpieli piorącej w pralnico-wirówkach-
zalecenia 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 )
13
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Zalecane stosunki kąpieli (dm3/kg) w procesach prania i płukania
według K. Hasenclever i J. Naumann
KÄ…piel robocza A
Ä…cznie
Faza Rodzaj tekstyliów stosunek, stosunek,
[dm3/kg] [dm3/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
14
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
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 pralnico-wirówki do
przyspieszenia ziemskiego i jest wyrażony następująco:
2
É Å" r
G = 0,000555DÅ" n2
or
G =
g
gdzie: G  współczynnik odwadniania , É  prÄ™dkość kÄ…towa = Ä„n/30
r = D/2, g = 9,81 m/s2, D  średnica wewnętrzna
bębna [m]
n  liczba obrotów na minutę [min-1]
2
n
ëÅ‚ öÅ‚
G = 5,6Å" Å" D
ìÅ‚ ÷Å‚
1000
íÅ‚ Å‚Å‚
gdzie: D  średnica wewnętrzna bębna [cm]
15
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Wartości współczynnika odwadniania (G) w pralnico-
wirówkach o różnej pojemności
Średnica Współczynnik
Załadunek Obroty
Rodzaj bębna odwadniania
[kg] [min-1]
[mm] (G)
IPSO/HF 205 20.0 760 900 343
D Hooge/Junior 21.0 700 1000 390
Girbau/HS 22.0 740 950 380
3022
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
16
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Mechanika i jej efekt w procesie prania
Wpływ różnych rodzajów tekstyliów na wilgotność końcową
po odwadnianiu
Rodzaj Masa na jednostkę Wilgotność
powierzchni [g/m2] 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
17
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
DREAM OF THE WASHERWOMAN
(R. Berneiser, K. Ueberschär, Lehrbuch der Textilreinigung, VEB
Fachbuchverlag, Leipzig 1980)
18
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
Zużycie wody w praniu
Zużycie wody w pralnico-wirówkach 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
19
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
Maszyny Operacje technologiczne Całkowite
Zużycie wody
Płukanie zużycie
Pranie Pranie1)
w pralnicach
Tradycyjne pralnice 8.5 - 24.5 30.0
(dm3/kg załadunku)
Pralnico-wirówki
8.5 - 21.5 30.0
starej generacji
Pralnico-wirówki
nowej generacji 26.0
1) pranie wstępne (2 operacje)
(średnio):
w oddzielnej maszynie,
a) pranie bielizny
noworodków
2) większa ilość kąpieli piorącej
8.5 8.5 19.0 36.0
(również odzież
(mieszanka PET/bawełna)
robocza)1)
b) 3 płukania2) 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
(A. Milczyński, Poradnik Pralniczy, SPENTEX ed., A
ódz
2002)
20
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
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
" ZwiÄ…zki organiczne
" Stabilizatory piany
" Sodowe sole celulozy karboksymetylowej
" FBA
" Åšrodki zapachowe
" Barwnik
21
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
ÅšRODKI DEZYNFEKUJ
CE/WYBIELAJ
CE
" Dezynfekatory i wybielacze na bazie chloru
" Dezynfekatory i wybielacze na bazie tlenu
H2O2 + OH- Dð H2O + HOO-
H2O2 + CH3COOH Dð H2O + CH3COOOH
" systemy aktywne (TAED), systemy aktywne zmodyfikowane (H2O2 /TAED/ACL)
 do wybielania w pralnicach tunelowych (wfk)
Foellner, B., Bohnen, J., Kruessmann, H., Proceedings of the 40th wfk-International
Detergency Conference, April 30th  May 3rd, (2001), Strasbourg, France, pp. 283-291
22
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
O
H
O
O
O
N
N
-
H3C
+ N
2 HOO
+
N
-
O O H
O
O
O
DAED
Hydroperoxide
Peracetic acid
TAED
TAED - Tetra Acetyl Ethylene Diamine
DAED - Di Acetyl Ethylene Diamine
O
H3C
O + CH3COOH
-
O O
23
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
Działanie bakteriobójcze systemów TAED/PBS na bakterię Legionella pneumophila*
7
6
5
PBS1; pH 6.5
4
PBS1; pH 8.0
TAED/PBS1; pH 8.0
3
TAED/PBS1; pH 6.5
2
1
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Contact time [min]
*
George, I., Proceedings of the 37th wfk-International Detergency Conference,
May 21-23, (1996), Krefeld, Germany, pp. 95-98
24
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
No of colony forming units/ml
Chemia i jej efekt w procesie prania
120
Maxapem
100
80
60
40
20
0
7 8 9 10 11 12 13
pH
Zmiana aktywności proteazy (MAXAPEM) a pH kąpieli piorącej
25
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Activity [%]
Chemia i jej efekt w procesie prania
105
CHEM+FBA
CHEM
100
CHEM+ULTRA
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
26
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Remission [%]
Chemia i jej efekt w procesie prania
Sequestring agents (TPPNa - sodium tripolyphosphate and Zeolite)
3-
5-
O O O O
O O O O
O O O O O O O O O O
Ca++
P P P P
P P P P 3Na+
5 Na+
O O O O O O O O
Ca
TPPNa
O O
O O
-
-
O Si O Al O
O Si O Al O
Ca++
O 2Na+ O
O Ca++ O
+ 2Na+
-
-
O Al O Si O
O Al O Si O
O O
O O
Zeolite
27
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
Sequestring agent (nitrile triacetic acid)
O
-
O
O
CH2
CH2
O N
CH2-COONa
Ca++
Ca
CH2-COONa
N
CH2 Na+
CH2-COONa
H2O C=O
O
NTA
H2O
28
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Chemia i jej efekt w procesie prania
-
-
-
-
-
Soil
-
-
COO
Electrostatic repulsion forces
-
-
OC O
- HC O
2
OC O
- HC O
2
-
Soil
-
COO
C
C COO
H
H
C
C 2
C 2
H
H
H
2
2
2
-
COO
Fibre
A
B
Schemat adsorpcji soli sodowej celulozy karboksymetylowej dla włókna (A) i brudu (B)
29
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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 60oC, 65oC, 82oC a nawet powyżej 92oC.
30
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Temperatura i jej efekt w procesie prania
" Nasze badania nad sulfonianami linearnego alkilobenzenu wykazały, że
maksymalna wydajność występuje w temperaturze 70oC  75oC.
" W Polsce, w pralnicach szpitalnych na podstawie zaleceń
Państwowego Zakładu Higieny i Państwowej Inspekcji Sanitarnej
pranie właściwe powinno być przeprowadzone w temperaturze 92  95oC
i czasie 16-18 min.
" Jaka powinna być odpowiednia temperatura prania?
31
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Temperatura i jej efekt w procesie prania
9
8
7
6
5
4
3
ACL1 (10oC, pH=9), pH reduction after 60min
ACL1 (20oC, pH=9), pH reduction after 40min
2
ACL1 (30oC, pH=9), pH reduction after 20min
1
0
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/H2O2; redukcja pH po 60min. (10oC), po
40min. (20oC) i po 20min. (30oC)
B. Foellner, J. Bohnen, H. Kruessmann, Proceedings of wfk 40th International Detergency Conference,
April 30th  May 3rd, Strasbourg, France, 2001
32
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
-1
Peracetic acid [g l ]
Temperatura i jej efekt w procesie prania
109
107
105
103
10
0
Initial
38oC 55oC 60oC
65oC
Temperature of main washing
Liczba żywych bakterii (Streptococcus faecalis) na ½ cala kwadratowego po pÅ‚ukaniu
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)
33
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Number of bacteria
Temperatura i jej efekt w procesie prania
Liczba żywych bakterii pozostałych w kąpieli piorącej w różnych
temperaturach
Maksymalna Åšrednia
Numer Temperatura Minimalna ilość
ilość bakterii w ilość bakterii
testu [oC] bakterii w ml
ml 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), 6-10 (1979)
34
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Temperatura i jej efekt w procesie prania
Micrococcus
109
E. coli
107
105
103
10
0
E F G H
A B C D J K L
Disinfection agents
Liczba żywych bakterii na ½ cala kwadratowego tekstyliów po suszeniu bÄ™bnowym dla
kocy wypranych w niskiej temperaturze z dodatkiem środków dezynfekujących: A- oryginał,
B- bez środków dezynfekujących, C-L  różnorodne środki dezynfekujące
Kelsey, J.C., Path, M.C., Wagg, R.E., BLRA Bulletin, 9 (15), 231  236 (1969);
9 (16), 239  246 (1969)
35
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
disinfection
Number of bacteria after
Temperatura i jej efekt w procesie prania
40
Protogal Sd
35
Maxatase
Absence
30
25
20
15
10
5
0
10 20 30 40 50 60 70 80
Temperature [oC]
Wpływ temperatury na wydajność pralniczą enzymowych środków
piorÄ…cych.
36
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Washing efficiency [%]
Czas i jego efekt w procesie prania
" Czas prania jest odwrotnie proporcjonalny do stężenia środka
piorÄ…cego 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.
37
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
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 65oC
" W pralnico-wirówkach o dużej pojemności 8 min.  czasu mieszania
powinno zostać dodane (łącznie 18 min.)
" Wzrost temperatury do 71oC jest zwiÄ…zany ze zmniejszeniem siÄ™
podstawowego czasu prania do 3 min. przy  czasie mieszania 4 lub 8
min.
38
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Czas i jego efekt w procesie prania
40
35
30
25
Protogal Sd
Maxatase
20
Absence
15
10
5
15 30 45 60 75 90 105 120 135
Time [min]
Wpływ czasu na wydajność pralniczą enzymowych środków piorących.
39
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects
Washing efficiency [%]
Czas i jego efekt w procesie prania
Temperatura Czas
Nr Faza Woda Poziom Środek Ilość[g/kg]
[oC] [min]
Pranie Clax Build,
1. zimna niski 40 8 10.5
właściwe 1 Clax 100 OB
6.0
Pranie
2. zimna niski 85 7 Clax Personril
właściwe 2 7.0
3. spust 1
4. płukanie 1 zimna wysoki 3
5. spust 1
6. płukanie 2 zimna wysoki 3
7. spust 1
Clax Divercid
I, 1.5
8. płukanie 3 zimna średni 3
Clax Combi
citric 2.0
9. spust 1
10. wirowanie 8
" Clax Build, Clax 100 OB  środek piorący; Clax Personril  środek wybielająco-dezynfekujący,
Clax Divercid I i Clax Combi citric  środki regulujące pH w ostatnim płukaniu
Technology of washing of the hospital whitework, according to Diversey; Milczyński, A.,
Poradnik pralniczy, Spentex ed., A
ódz
, 2002 r.
40
Module 3  Washing process Chapter 1  Sinner s circle and its effects