洗碗机专用洗涤剂专利分析与研发进展

张 铮 魏秀丽 马业萍

1.国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京，100160；2.国家知识产权局专利局，北京，100088

随着科技的进步和人们对于生活质量要求的提高，洗碗机越来越受到国内消费者的青睐。据YH（恒州诚思）的《2023家用电器行业市场分析报告》显示，预计到2025年，全球洗碗机市场规模将达到500亿美元。2020年以来，国内对于洗碗机的需求越来越大，2022年发布的《家用洗碗机消费白皮书》指出，2021年国内洗碗机行业整体零售额规模突破百亿元（人民币）。洗碗机在家庭中的广泛应用，也带来了洗碗机专用洗涤剂市场的火热。全球不同地区由于饮食习惯、水资源情况等因素的不同，需要在洗碗机以及洗碗机专用洗涤剂的开发上进行有针对性调整。本文通过对洗碗机专用洗涤剂产品相关专利技术进行梳理，以期为适合中国国情和消费者生活习惯的洗碗机专用洗涤剂研发提供参考。

1 洗碗机用洗涤剂的专利申请概况

1.1 专利申请量

国外洗碗机的普及始于德国米勒公司1978年研制出世界上第一台全自动微电脑智能控制式洗碗机，我国第一台全自动柜式洗碗机由小天鹅公司于1998年生产[1]。为研究洗碗机用洗涤剂全球专利申请情况，笔者在HimmPat数据库中，以“洗碗机”“机洗餐具/碗碟”“自动餐具洗涤”为关键词进行中英文扩展，结合洗涤剂的专利分类号构建检索式，检索到1 521篇专利申请，以此为统计基准，对自动洗碗机领域的专利申请量及主要申请人进行了统计分析。图1给出近10年洗碗机用洗涤剂全球专利申请量情况，相关领域的年申请量基本维持在35～70篇。

图1 近10年洗碗机用洗涤剂全球专利申请量（单位：个）

1.2 主要申请人分布情况

全球自动洗碗机洗涤剂的主要生产厂商包括：利洁时、宝洁、联合利华、汉高等公司，其中英国利洁时公司（主打品牌：Finish）和美国宝洁公司（主打品牌：Cascade）在全球销售份额中居于前列[2]。从图2全球洗碗机用洗涤剂专利申请各国占比、图3全球专利主要申请人占比可以看出，美国和德国在该领域的专利申请占据全球申请量的半数以上，专利申请仍然集中在传统的日化巨头企业中，宝洁、汉高、高露洁-棕榄、联合利华、利洁时等公司的专利申请量居于前列。值得注意的是，国内日化企业，如广州立白在意识到洗碗机专用洗涤剂领域的市场潜力后，也逐步加强了相关领域的研发及专利布局，该公司自2013年起已申请20余篇涉及洗碗机用洗涤剂领域的专利申请。

图2 全球洗碗机用洗涤剂专利申请各国占比

图3 全球专利主要申请人占比

从上述分析可以看出，洗碗机起源于西方，国外公司抢占了洗碗机用洗涤剂领域的研发先机。相比于手洗餐具洗涤剂，由于洗碗机工作原理的限制，机洗洗涤剂需要中泡或低泡，且成分在较高温度下能够保持稳定，而国内饮食习惯、烹饪方式、水质情况，造成餐具的清洗难度与西方有很大差异[3-6]。本文通过一些具体专利情况分析，希望可以为适应中国洗碗机清洗需要的洗涤剂研发提供参考。

2 技术现状

洗碗机洗涤剂产品通常包含以下组分：非离子表面活性剂、助洗剂、酶和漂白剂等[7]。近几年来随着洗碗机在国内使用量的增加，与之配套使用的洗碗机专用洗涤剂技术也得到了飞速发展，一些国内的企业开始借鉴国外洗碗机洗涤剂的研发经验，研发适合我国消费者使用的洗碗机洗涤剂。但是由于国内外消费者在饮食结构和餐具种类等方面具有差异性，导致国内外企业在研发洗碗机洗涤剂时关注点有所不同，例如国外企业更关注餐具斑点的去除和光泽度的增强，国内企业则更加关注对重油污的去除以及对现有剂型缺陷的改进。

2.1 针对餐具斑点水印的去除

由硬水引起的无机盐垢会在碗碟或玻璃杯上沉积形成斑点或薄膜[2]，导致餐具的光泽度及透明度受到影响，而添加适宜的洗涤剂助剂能够螯合水中的硬质离子，从而降低斑点或薄膜的产生。

例如，专利申请WO2021170427A1[8]公开一种洗碗机洗涤剂产品，含有质量比为1.3∶1～5∶1的丙烯酸单体的聚羧酸盐和磷酸盐，赋予了洗碗机洗涤剂组合物高光泽（低斑点和低成膜）功效。专利申请WO2011032868A1[9]公开一种含有助洗剂的无磷酸盐自动餐具洗涤剂，包含特定结构的非离子表面活性剂A和熔点高于25 ℃的非离子表面活性剂B，A比B的熔点低至少5 ℃，通过添加这两类特定非离子表面活性剂，使洗涤剂具有优异的残留抑制和透明漂洗性能。专利申请WO2019083718A1[10]涉及一种包含特定梯度共聚物的自动洗碗的洗涤剂，所述聚合物包含第一级分和第二级分，第一级分包含90～100wt%的聚合的C3～C6羧酸单体单元，第二级分包含30～80wt%的聚合的C3～C6羧酸单体单元和20～70wt%的聚合的磺酸单体单元，通过在洗涤剂中添加此共聚物达到餐具清洗后无成膜或斑点的效果。专利申请WO2016126566A1[11]涉及不含磷酸盐的自动餐具洗涤洗涤剂，通过加入特定含量的有机络合剂、分散剂聚合物和漂白剂，洗涤后赋予餐具良好的光泽度。专利申请WO2019032281A1[12]公开了一种不含磷酸盐的自动餐具洗涤清洁组合物，包含部分脱羧的聚衣康酸均聚物，通过添加这一均聚物改善了自动餐具洗涤过程中的玻璃和塑料透明度。可以看出，对于具有螯合作用助剂的筛选和改进是解决成斑成膜现象的关键技术手段，未来对于该类螯合剂的安全性及有效性仍待深入研究。

2.2 针对清洁性能的提升

中式餐饮的饮食结构丰富，烹饪方式多样，常用的包含蒸、煎、炒、炖、炸、卤等，不但污渍成分复杂、难清洗，而且餐具种类多、差异大，尤其是经高温烹饪的餐具，如：水蒸蛋的碗、煲粥的砂锅、干结米渍的电饭煲内胆、清蒸鱼的餐盘、火锅等重餐饮的餐具等。污渍在烹饪的高温环境中形成黏性强的污垢附着在餐具表面，这些油污和变性交联的蛋白质、糖类、淀粉等结合在一起，使污渍与餐具表面的结合力更牢固，更难清洗[13-14]。同时，由于洗碗机的单个程序中洗涤用水循环使用，使得污垢极易在洗碗机内部沉积。洗碗机经过长年累月的使用后，会出现大量污垢沉积，出现堵塞洗碗机内部管道、腐蚀洗碗机内部部件、微生物沾染风险等严重问题。因此提升洗碗剂的清洗性能尤其是对重油污的清洗是洗碗机专用洗涤剂领域技术中最受关注的技术问题[15]。

目前国内常见的是通过改进表面活性剂、添加酶类、聚合物和助剂以调整各组分之间的配伍等方式达到去除顽固污渍、增强去污力的效果。例如，专利申请CN114774209A[13]公开一种家用自动洗碗机专用洗涤剂组合物，含有0.1%～10%金属锌盐化合物与0.1%～20%还原剂亚硫酸钠，二者以质量比1∶1～1∶3进行组合产生协同作用，能够有效去除蒸蛋、肉渍、牛奶等各种顽固污渍。专利申请CN116179285A[16]公开一种自动洗碗机液体洗涤剂，所述洗涤剂中加入了有色污渍去除增效组合物，该增效组合物由质量比为10∶1～1∶1的氧化酶和酶促增效剂组成，酶促增效剂可以提高氧化酶的活性，高效破坏有色污渍的显色结构，使用洗涤剂达到对茶渍、咖啡污渍、水果渍等有色污渍增效清除的效果，解决了现有液体洗碗液对有色污渍清洁力弱的问题。专利申请CN115678687A[17]公开了一种低泡杀菌的洗碗机清洗剂，通过在清洗剂中添加由碱性清洗剂、糖脂类生物表面活性剂和非离子表面活性剂组成的碱性组合剂，提升组合物去污能力的同时赋予其低泡、消毒性能。

2.3 针对剂型缺陷的改进

目前市场上常见的洗碗机专用洗涤剂主要包括洗碗粉、洗碗液、洗碗块（片）、洗碗凝珠等形式[18-19]。其中，粉剂具有粉尘污染严重、量取不便等缺陷，洗碗块（片）具有功能单一、有效成分不能被有效利用等问题，液体洗碗剂虽然多效合一、溶解性更好，但清洁性能相对较弱、使用不方便。因此，基于现有剂型的限制，为满足消费者日益增加的清洁需求，一些国内的企业越来越关注上述洗碗机专用洗涤剂的问题改进[20]。

针对粉剂存在的问题，专利申请CN113999733A[21]公开一种洗碗剂专用颗粒洗涤剂，包括10%～70%的螯合剂、1%～25%的聚羧酸类聚合物、10%～90%的元明粉，组合物采用湿法造粒方式，解决了粉剂中胺类螯合剂及聚羧酸类聚合物吸潮变色的问题。针对液体洗碗剂存在的问题，专利申请CN111234955A[22]公开一种透明浓缩型洗碗剂专用液体洗涤剂组合物，含有0.1%～80%非离子表面活性剂、0.1%～80%溶剂、0.1%～15%酶制剂组合物、0.01%～20.0%聚合物、0.01%～20.0%螯合剂、0.01%～5%其他组分和0.1%～49.9%去离子水，烷基多糖苷提高了体系对螯合剂和酶制剂的兼容性，多元醇的存在保证体系透明，解决了现有透明浓缩型洗碗剂专用洗涤剂容易出现的凝胶、分层、析出等问题。针对洗碗块（片）的有效成分不能被有效利用的问题，专利申请CN113430061A[23]设计一种具有除菌功效的洗碗机用洗碗泡腾片，通过采用一定酸性助剂和碱性助剂作为泡腾崩解剂，结合粘合剂等其余原料的合理配制，能够使体系具有适当的毛细活性，在常温条件下溶解速度慢，而在热水的洗涤环境下泡腾效果显著，使块体迅速泡腾、崩解，加速溶解，由此实现泡腾片在洗碗机的主洗阶段释放主要活性成分，且释放充分、快速，洗涤过程无块体溶解残留，提升了产品的洗涤去污性能。专利申请CN110373287A[24]公开一种具有多相结构的自动洗碗机清洁片，清洁片设计成至少两相，两相组合物在清洁过程中的溶解速度不一样，增强了自动洗碗机清洁片的洗涤性能，解决了目前自动洗碗机清洁剂的有效成分不能被有效利用的问题。

此外，洗碗凝珠产品解决了洗碗块有微量物质残留的问题，也解决了液体洗碗剂用量不好控制的问题，具有用量精准、使用便捷、多效合一等特点，深受消费者喜爱。国内的一些企业针对洗碗凝珠进行了研发以满足消费者的需求。例如专利申请CN111057621A[25]公开一种洗碗机凝珠，包括三个不同组分的凝珠单元，第一可溶性膜壳体内置洗涤剂，第二可溶性膜壳体内置表面活性剂，第三可溶性膜壳体内置酶制剂和稳定剂，第一可溶性膜壳体的溶解度大于第二可溶性膜壳体的溶解度，第二可溶性膜壳体的溶解度大于第三可溶性膜壳体的溶解度。通过这样的设置，使其在不同洗涤时间段释放不同的洗涤成分，分段起效，有效提高了洗涤性能，同时也提高了活性成分的稳定性。专利申请CN109112003A[26]公开一种洗碗机用洗涤凝珠，包括表面活性剂、洗涤助剂、溶剂、消泡剂、消毒剂、分散剂、酶，通过特定种类的表面活性剂、助剂与溶剂进行组合，可以显著提高洗涤凝珠的去污效果。

3 结语

随着我国人民生活水平的逐渐提升，洗碗机的普及度进一步提高，与之配套的洗涤剂的研究也日益增多，洗涤剂向多效合一、低碳环保、浓缩化方向发展[6]。洗碗机专用洗涤剂的洗涤能力受消费者饮食习惯的影响很大，我国消费者的饮食习惯、餐具结构等与国外有着较大差异，洗碗机的洗涤程序设计与国外洗碗机也有所不同，因此国外的洗碗机专用洗涤剂配方只能作为借鉴，研发者应结合我国的实际情况进行优化调整。在洗涤性能评价指标中也可引入蒸蛋污渍、火锅污渍等特殊污渍，更好地模拟洗碗机洗涤剂在实际生活中的应用场景，以获得适合我国消费者使用需求的洗碗机专用洗碗剂产品。