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洗衣机除菌性能检测方法研究

2017-05-05 13:16来源:测试计量技术研究所作者:张晓网址:http://www.jiadiantech.org浏览数:320 

洗衣机除菌性能检测方法研究

张晓

(中国家用电器研究院清洁技术研究所 100053)

摘要:随着家电抗菌、除菌、净化系列标准GB 21551的实施,生物检测逐渐进入了家电检测领域,本文以GB 21551.5《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 洗衣机的特殊要求》为基础,结合其他行业生物检测的方法,对GB 21551.5进行了解读及方法分析,并提出了相关的改进建议。

关键词:家电 洗衣机 除菌 21551


Research on Test Method of Antibacterial Performance of Washing Machine

Zhang Xiao

(Cleaning Technology Institute of China Household Electric Appliance Research Institute,100053)

Abstract: As series standards GB 21551 of antibacterial and cleaning function for household and similar electrical appliances was implemented in this autumn, this paper mainly interpreted GB 21551.5 Antibacterial and cleaning function for household and similar electrical appliances Particular requirements for electric washing machine, and gave some advice on test method.

Keywords: Household Appliance, Washing Machine, Antibacterial, 21551


1  引言

生命科学技术的发展自1953年DNA双螺旋结构的确立起进入了飞速发展期,但是在普通大众眼中这门学科仍然是高深莫测,离生活很远的高科技。上世纪90年代,抗菌塑料、抗菌纺织品逐渐走进人们的视线,高科技生物开始与日常生活结合,尤其是日本在这方面的发展最为迅速,相关标准比较全面。

抗菌除菌家电的发展始于同期,很多厂家看到了抗菌除菌家电的市场潜力,并大规模地进行了新产品设计,但是这个行业远没有塑料纺织行业的发展完善,一方面,抗菌除菌性能属于微观检测,很难让消费者有一个直观、快速的认可接受模式;另一方面,正是由于微生物检测的不可见性,导致很多制造商钻空子,假冒伪劣商品横生,扰乱了市场秩序,同时也阻碍了先进技术的发展。

在这个过程中,生产抗菌除菌家电的企业主要借鉴日本的抗菌材料标准进行检测,检测机构也分散杂乱,防疫站、科研院所及疾控中心都做过检测。曾经有段时间,市场陷入了“抗菌材料和抗菌家电是否等效”的争论狂潮中,即,如果家电采用了抗菌材料是否就能说明家电有抗菌功能?答案是否定的,因为家电发挥抗菌作用跟很多因素有关,比如作用时间,溶液酸碱度,温度等,如果不能保证抗菌材料的最佳作用环境,即便使用了抗菌材料,也不能说明家电有抗菌功能。这个争论在很大程度上推动了家电抗菌除菌标准的出台(见表1)。

2009年3月1日,GB 21551.1-2008《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能通则》强制性国家标准的实施,是规范家电市场行为的一记重拳,其系列标准(抗菌材料、空气净化器、电冰箱、洗衣机及空调器)于2011年9月15日正式实施。除菌系列国家标准的实施意味着所有宣传除菌功能的家电产品,必须通过权威检测机构检测合格后才能在市场上销售。

表1  GB 21551系列国家强制性家电除菌标准

标准号

标准名称

发布日期

实施日期

GB 21551.1-2008

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能通则

2008.3.24

2009.3.1

GB 21551.2-2010

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 抗菌材料的特殊要求》

2011.1.14

2011.9.15

GB 21551.3-2010

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 空气净化器的特殊要求》

2011.1.14

2011.9.15

GB 21551.4-2010

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 电冰箱的特殊要求》

2011.1.14

2011.9.15

GB 21551.5-2010

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 洗衣机的特殊要求》

2011.1.14

2011.9.15

GB 21551.6-2010

《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 空调器的特殊要求》

2011.1.14

2011.9.15

2  洗衣机除菌方法简介

由于衣物直接与人体接触,其除菌情况一直是消费者关注的热点。但是常规的家用洗衣机由于洗涤桶有水流循环的夹层,很容易残留污物和细菌,导致衣物的二次污染,因此,除菌洗衣机是各大生厂商竞争的焦点。衣物及洗衣机除菌一般有两种方式,一种是加入消毒液,但是消毒液的问题在于化学成分复杂,而且市场规范不足,经常使用可能会导致衣物损坏及洗衣机内部腐蚀,残留在衣物上的消毒液有可能对人体造成伤害;另一种就是洗衣机自身的除菌功能,一般都采用物理方法或者成分单一的化学方法,安全系数较高。

洗衣机常采用高温、银离子、臭氧等方法除菌。高温一般指高于80℃,是一种物理除菌方法,是最基本、有效、安全的除菌方式。高温会导致细胞蛋白质变性,从而引起细菌死亡。杀菌的效果与温度、作用时间有关,一般温度越高,所需的时间越短。

银是人体组织内的微量元素之一,微量的银对人体是无害的,从古至今人类就一直沿用各种银质器皿及首饰。银离子可以强烈吸引细菌体中蛋白酶上的巯基(-SH),迅速与其结合在一起,使蛋白酶丧失活性,导致细菌死亡。

臭氧是一种有特殊臭味的蓝色气体,主要存在于距地球表面20公里臭氧层中,它可以吸收对人体有害的短波紫外线。臭氧的除菌机理是,它能与细菌细胞壁反应, 穿入菌体内部,改变细胞的通透性,从而导致细菌死亡。另外,臭氧还作用于细胞内的核物质,破坏DNA。

除了上述三种除菌方式,有些洗衣机产品还使用抗菌材料、紫外线,电解水除菌。

3  洗衣机除菌检测方法分析[1]

GB 21551.5《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 洗衣机的特殊要求》中规定的洗衣机标准除菌检测方法的原理是,使用标准菌种(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)的菌溶液对负载布进行污染,然后放入洗衣机中运行除菌程序和参比程序(一般指没有除菌功能的常用程序),程序结束后对负载布上的残留细菌进行洗脱、培养,然后活菌计数,最后比较两个程序的残留细菌数量,换算成除菌率,除菌率应不小于96.0%。计算公式如下:

Q=(1-B/A)×100%...........................................................................................................(1)

式中:

Q——除菌率(%);

A——样快经过“参比程序(无除菌功能)”洗涤后活菌培养得到的活性细胞数平均值;

B——样快经过“除菌功能的程序”洗涤后活菌培养得到的活性细胞数平均值。

另外,标准中还提出了一个新概念,衰减除菌率,并规定波轮式全自动洗衣机以一个常用(标准)除菌洗涤程序为一次,运行2000次;滚筒式全自动洗衣机以一个常用(标准)除菌洗涤程序为一次,运行2300h后,衰减除菌率应不小于86.0 %。

抗菌除菌净化标准是一次生物和家电的融合,应用的理论原理并不是很复杂,但是由于生物试验属于微观试验,而洗衣机体系是一个宏观系统,二者的融合会受到很多因素的影响。比如,微生物试验有个前提,必须保证无菌环境,这样才能控制目标菌株的生长状况,但是洗衣机不可能与外界完全隔绝,无菌操作不可能实现,因此,如何在一个非无菌环境中检测目标菌株的生长状况,从而确定机器的除菌效果,这是标准的最大挑战。GB 21551是我国,乃至世界上首次涉足家电除菌检测的标准,虽然经过了权威机构的缜密设计,但是产品设计理念层出不穷,标准在应用上仍有不足之处,以GB 21551.5为例,经过对其标准除菌性能测试方法进行验证,发现其还存在很大的改进空间。

3.1菌种

GB 21551.5中规定的标准菌种只有大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,这两种菌是美国疾病控制中心报告中引起人类感染中毒的“冠亚军”,在自然界中几乎无处不在,最近让人印象深刻的“毒黄瓜”时间便是大肠杆菌的变种引起的。

这两种细菌可以说跟人类吃穿住用行都息息相关,是两种常见菌,在微生物检测中也是通用菌种。但是涉及到洗衣机的时候,检测其对通用菌种的除菌能力却不能反映出机器对经常存在于衣物中,而且对人体威胁很大的其他菌种的消除能力,比如白色念珠菌,经常存在于内衣上,会引起阴道炎等疾病;绿脓杆菌,则是伤口感染中较常见的菌,能引起化脓性病变;还有一些会引起皮肤瘙痒、手足病的病菌。因此,GB 21551.5中对标准菌种的选择欠全面,应该考虑更多的与人体皮肤健康密切相关的菌种,才能充分验证洗衣机的除菌能力。

3.2洗衣粉

GB 21551.5对洗衣粉的添加量规定很模糊,并没有着重强调这块内容,一般而言,高温除菌的效果是不受洗衣粉影响的。但是像银离子除菌这类涉及到化学方法的除菌方法,却受洗衣粉的影响很大,洗衣粉主要是改变溶液的酸碱度进而影响银离子的作用效果,如果与高温除菌性能测试统一洗衣粉的添加方式和添加量,银离子除菌性能必然大打折扣,造成检测不公平。

目前,对于洗衣机的除菌程序设计及消费者的使用习惯尚无一致的认可,有的制造商除菌过程设计在主洗阶段,有的则设计在漂洗阶段,有的则是与洗涤分开单独设计除菌程序;有的消费者喜欢除菌与洗衣同步,有的则偏向于洗衣完成后单独进行除菌。这其中自然而然涉及到洗衣粉添加与否的问题,导致标准在应用过程中遇到很大困难。

总而言之,添加洗衣粉更符合真实的洗衣情况,不添加洗衣粉有利于标准检测的统一化,尤其是洗衣粉本身有一定的除菌能力,添加洗衣粉必然会对洗衣机的除菌能力产生一些误导。国际电工委2010年也提交了一份洗衣机除菌测试标准的草稿,其中明确规定了洗衣粉的用量,但是经过试验验证,这一情况尚欠考量。

3.3计算方法

GB 21551.5中的计算方法见式(1),采用的是简单的活菌计数法,然后计算比率,但是目前比较成熟的除菌标准,比如日本的JIS L1902-2002《纺织制品抗菌活性和效率的测试》,ISO 20743-2007《抗菌整理纺织品的抗菌性能测定》及我国的QBT 2591-2003《抗菌塑料 抗菌性能试验方法和抗菌效果》等标准中都涉及到“抗菌活性值”[2]这个概念,表示抗菌功能产品和无抗菌功能产品在细菌接种培养后计算的活菌数的对数差值。计算公式如下,

R= lg(A/B)=lgA-lgB……………………………………………………………………..…..(2)

式中:

R——抗菌活性值;

A——“无抗菌功能产品”的试验片进行活菌培养后得到的活性细胞数平均值;

B——“抗菌功能产品”的试验片进行活菌培养后得到的活性细胞数平均值。

一般抗菌活性值大于2,就是式(1)中的除菌率达到99%以上。

式(1)与式(2)的差距在于,前者是直接读数进行计算,而后者是读数进行常用对数换算后再计算。进行对数换算,是为了计算方便,因为除菌率一般都很高(大于99%),不同产品之间差距只能通过小数点后的数字来区别差异,区分度太低,而取对数值后则使得表示不同除菌效果的数字之间的区分度提高,有利于试验数据的记录与分级。

GB 21551.5对初始除菌率的规定限值是96%,但是事实上,很多除菌程序能达到99%以上的除菌率,数据结果区分度很小,因此引入“抗菌活性值”概念还是很有意义的。

3.4参比程序

GB 21551.5中只说明参比程序是无除菌功能的程序,这种说明比较适用于银离子除菌,按此理论,某一洗涤程序,加上银离子就是除菌程序,不加银离子就是参比程序,很容易辨别。但是若是高温(大于80)除菌,参比程序就很难确认,因为标准并没有规定其温度是冷水温度还是60℃,容易导致误解与检测不公平。

上述四点是对GB 21551.5提出的几个大方向的改进建议,此外,其还存在一些细节性问题,比如,衰减除菌率是无故障运行后测得的洗衣机除菌能力,但是对于如何进行无故障试验,尤其是负载等问题标准都没有说清楚;另外,就是为了保证尽可能的无菌状态,洗衣机应该在试验前进行灭菌处理,这方面内容标准也有缺失。

4  目前洗衣机市场的检测状况

GB 21551.2~5系列标准自今年1月发布,至9月完成过渡期,正式进入了强制性实施阶段。目前,洗衣机抗菌除菌性能的检测状况,发现高温除菌的效果最佳,技术上也比较容易实现,银离子、臭氧、抗菌材料等技术在应用上还有待改进。虽然抗菌除菌标准在应用上仍然存在些一些不足,但是面对我国巨大的抗菌除菌家电市场,GB 21551系列强制性标准无疑对于规范市场,正确引导消费,树立我国家电性能的国际形象有着巨大的现实意义。


参考文献

1.GB 21551.5-2010 《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 洗衣机的特殊要求》

2.JIS L1902 -2002 《纺织制品抗菌活性和效率的测试》


第一作者简介:张晓,女,1983年,硕士,现任中国家用电器研究院清洁技术研究所生物化学研究室主任,主要从事家电检测中涉及到生物、化学技术的检测项目的科研与检测工作,目前的工作重心是家电抗菌除菌检测。



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