Geschirrspülen ist lästig. Aber vor allem in Kliniken und Restaurants müssen Teller, Tassen und Besteck wirklich sauber sein. Aus diesem Grund kommen hier besondere Geschirrspülmaschinen zum Einsatz, die aber viel Strom fressen. Wie besonderer Dampf helfen kann, gründlich zu reinigen und Energie zu sparen, simulieren Forscherinnen.

Überhitzter Dampf könnte bei Geschirrspülern künftig eine umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Verfahren werden. Zwei deutsche Forscherinnen haben die Geschirrreinigung mit 180 Grad heißem Dampf im Computer simuliert und festgestellt, dass selbst hitzeresistente Bakterien nach 25 Sekunden abgetötet werden. Natalie Germann von der Technischen Universität Dortmund und Laila Abu-Farah von der Technischen Universität München haben ihre Studie in der Fachzeitschrift "Physics of Fluids" veröffentlicht.

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Überhitzter Dampf entsteht, wenn 100 Grad heißem Dampf weiter Wärme, aber kein Wasser zugeführt wird. "180 Grad heißer Dampf reinigt Oberflächen gründlicher, schneller und damit auch effizienter", wird Germann in einer Mitteilung ihrer Universität zitiert. Weil überhitzter Dampf zuverlässig Bakterien abtötet, wird er auch in der Medizintechnik eingesetzt. Bei Geschirrspülern kommt es vor allem in Krankenhäusern und Restaurants darauf an, dass das Geschirr und das Besteck weitestgehend keimfrei sind. In diesen Einrichtungen sehen Germann und Abu-Farah vorrangig ein Potenzial für Geschirrspüler mit Heißdampf.

Simulationen zeigen Ergebnisse

Die Forscherinnen kombinierten mehrere Simulationsprogramme miteinander, darunter auch eines für die Wirkung auf Bakterien. Das Ziel ihrer Versuche war, dass auch die problematischen Bakterienarten Bacillus thermophiles und Geobacillus stearothermophilus, die besonders gut Hitze vertragen, abgetötet werden. "Die fertige Simulation zeigt die komplexe Dynamik zwischen Strömung, Temperatur und Bakterieninaktivierung in einer vereinfachten Spülmaschinengeometrie auf und bestätigt, dass der heiße Dampf tatsächlich verlässlich und in kurzer Zeit reinigt", so Germann.

In der Simulation ist zu erkennen, dass sich der überhitzte Dampf so schnell ausbreitet, dass er für Hitzeschockwellen sorgt. Weil überhitzter Dampf besser Wärme abgeben kann als wassergesättigter Dampf, werden die Oberflächen des Geschirrs schnell auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass selbst hitzeresistente Bakterien sterben. Die Wissenschaftlerinnen fanden heraus, wie der Dampf sich verbreitet und wo er zu welcher Zeit Wirbel bildet.

Geschirrspüler stark vereinfacht

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Für die rechenaufwendige Simulation haben Germann und Abu-Farah den Geschirrspüler stark vereinfacht, nämlich mit nur einer Dampfdüse und einem Teller. Weitere Simulationen mit mehr Düsen und Tellern sollen folgen, um aufzuklären, an welchen Positionen die Dampfdüsen sitzen sollten, um in einer vollen Maschine das Geschirr zu reinigen und weitestgehend keimfrei zu machen.

Auch sollen weitere Simulationen mit Experimenten verbunden werden, um herauszufinden, ob in Heißdampf-Geschirrspülern überhaupt noch Reinigungsmittel benötigt werden.