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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer Elektrolyse-Einrichtung, ein Verfahren zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen mittels eines solchen Haushaltsgeräts sowie die Verwendung einer Elektrolyse-Einrichtung zur Entkeimung oder Keim-Verhinderung in einem Haushaltsgerät gemäss den unabhängigen Ansprüchen.
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Stand der Technik
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Haushaltsgeräte, insbesondere Küchengeräte wie beispielsweise Kaffeemaschinen und Wasserkocher sind in zahlreichen Ausgestaltungen bekannt, ihre Reinigung ist jedoch oftmals schwierig. Ferner stellt die Verkeimung derartiger Küchengeräte oftmals ein Problem dar.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Ein Haushaltsgerät gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Elektrolyse-Einrichtung mit zumindest zwei Elektroden zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen aus wasser-basierten Elektrolyten. Die Elektrolyse-Einrichtung ist in einem wasserführenden Bauteil des Haushaltsgeräts angeordnet oder mit einem wasserführenden Bauteil des Haushaltsgeräts verbunden.
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Vorteilhaft an der in situ, d.h. im wasser-basierten Elektrolyten stattfindenden Ozon-Erzeugung ist, dass kein gasförmiges Ozon in der Luft produziert wird, welches in grösseren Mengen aus dem Haushaltsgerät entweichen könnte. Gasförmiges Ozon ist in grösseren Mengen gesundheitsschädigend.
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Ein Haushaltsgerät im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Wasserspender, ein Bügeleisen, eine Bügelstation, ein Dampfreiniger oder ein Küchengerät sein. Ein Haushaltsgerät im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch beispielsweise ein Klimagerät oder eine Klimaanlage oder ein Heizungsgerät oder eine Heizungsanlage, jeweils inklusive der zugehörigen Leitungen sein.
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Sowohl das Haushaltsgerät als auch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Verwendung werden nachstehend zwar nur in Bezug auf Küchengeräte, insbesondere in Bezug auf Kaffeemaschinen erläutert. Von der vorliegenden Erfindung sind aber beliebige Haushalts- und insbesondere Küchengeräte umfasst.
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Ein Küchengerät im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Wasserkocher oder eine Kaffeemaschine. Eine solche Kaffeemaschine kann beispielsweise eine Filterkaffeemaschine, eine Siebträgerkaffeemaschine, ein Kaffeevollautomat oder eine mit Pads oder Kapseln betriebene Portionskaffeemaschine sein.
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Ein Küchengerät im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch ein Teekocher, ein Trinkwasserfilter oder dergleichen sein.
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Ferner kann an beliebige andere Haushalts- und insbesondere Küchengeräte gedacht sein, welche im Betrieb einen wasserbasierten Elektrolyten verwenden, insbesondere erhitzen.
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Vorzugsweise umfasst die Elektrolyse-Einrichtung genau zwei Elektroden. In seltenen Ausführungsformen kann jedoch auch an Bauweisen mit mehr als zwei Elektroden gedacht sein.
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Ferner umfasst das Küchengerät vorzugsweise eine Spannungsquelle zum Betrieb der Elektrolyse-Einrichtung oder kann mit einer solchen Spannungsquelle verbunden werden. Benötigt das Küchengerät für seinen Betrieb, beispielsweise zum Erhitzen von Wasser, ebenfalls eine Spannungsquelle, so kann die Elektrolyse-Einrichtung dieselbe oder eine alternative Spannungsquelle nutzen.
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Die von der Elektrolyse-Einrichtung erzeugten Sauerstoffradikale, manchmal auch als „reaktive Sauerstoffspezies, ROS“ bezeichnet, können beispielsweise Ozon, Wasserstoffperoxid oder Hydroxylradikale sein.
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Sauerstoffradikale wirken desinfizierend.
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Der wasser-basierte Elektrolyt ist vorzugsweise Leitungswasser. Hierbei kann an unbehandeltes Leitungswasser oder behandeltes Leitungswasser gedacht sein. Behandeltes Leitungswasser kann beispielsweise gefiltertes Leitungswasser oder mittels Wasserenthärtungs-Anlage enthärtetes Leitungswasser sein.
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Der wasser-basierte Elektrolyt kann auch reines oder im Wesentlichen reines Wasser sein, welches also keine oder kaum gelöste Stoffe enthält. Hierbei kann an destilliertes Wasser gedacht sein.
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Ferner kann der wasser-basierte Elektrolyt auch reines Wasser oder im Wesentlichen reines Wasser oder Leitungswasser sein, dem gezielt Stoffe zugegeben wurden. Insbesondere kann daran gedacht sein, dass die gezielt zugegebenen Stoffe im wasser-basierten Elektrolyten gelöst vorliegen. Diese Stoffe können dem wasser-basierten Elektrolyten gezielt zur anschliessenden Desinfizierung mit Hilfe der Elektrolyse-Einrichtung zugegeben werden.
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Enthält der wasser-basierte Elektrolyt Stoffe, insbesondere gelöste Stoffe, welche elektrolytisch umsetzbar sind, so können zusätzlich zu den Sauerstoffradikalen weitere reaktive Spezies gebildet werden. Enthält der wasser-basierte Elektrolyt beispielsweise gelöste Chlor-Verbindungen, so können elektrolytisch reaktive Chlor-Verbindungen gebildet werden.
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Wasserführende Bauteile des Küchengeräts sind insbesondere ein Wassertank oder eine Wasserleitung, wobei sowohl im Küchengerät verlaufende Leitungen als auch Zuleitungen zur Zuführung des wasser-basierten Elektrolyten umfasst sind.
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Das Küchengerät kann eine Einrichtung zur Bewirkung einer Spannungsumkehr umfassen. Umfasst das Küchengerät zwei Elektroden, so werden diese üblicherweise mit Gleichspannung betrieben, so dass im Betrieb eine der Elektroden als Anode und die andere Elektrode als Kathode fungiert.
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Die Einrichtung zur Spannungsumkehr (auch „Polumkehr“ oder „Umkehr der Polarität“ genannt) invertiert nun die Spannung, so dass diejenige Elektrode, welche zuvor als Kathode fungierte, nun als Anode wirkt und umgekehrt. Diese Spannungsumkehr kann Ablagerungen, insbesondere Verkalkungen, sowohl der Elektroden als auch des gesamten Küchengeräts verhindern, vermindern oder beseitigen.
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Oft lagern sich unerwünschte Stoffe, bspw. Kalk, nur an der Kathode oder nur an der Anode ab. Wenn die Spannungsumkehr beispielsweise derart erfolgt, dass in einem Normalbetrieb jede Elektrode etwa die Hälfte der Zeit als Anode und die andere Hälfte der Zeit als Kathode fungiert, werden bereits dadurch Ablagerungen jedenfalls vermindert.
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Weiterhin kann es sein, dass bereits anhaftende Ablagerungen dahingehend reversibel an den Elektroden anhaften, als sie sich beispielsweise im Anoden-Betrieb absetzen und im Kathoden-Betrieb wieder ablösen oder umgekehrt. Liegt ein solcher Fall vor, so können Ablagerungen, insbesondere Verkalkungen der Elektroden durch die Spannungsumkehr sogar beseitigt, d.h. von den Elektroden gelöst werden.
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Wenn sich an den Elektroden Ablagerungen, insbesondere Kalk, bilden, so können diese Ablagerungen sich nicht an anderen Stellen wie beispielsweise inneren Oberflächen von wasserführenden Leitungen im Inneren des Küchengeräts absetzen. Die Elektroden fangen also Ablagerungen, insbesondere Kalk, ab, welcher sich ansonsten an anderer Stelle innerhalb des Küchengeräts festsetzen könnte. Auf diese Weise verhindern die Elektroden bereits Ablagerungen, insbesondere Verkalkungen, der wasserführenden Bauteile des Küchengeräts. Werden diese Ablagerungen beispielsweise in einem Reinigungsmodus durch Spannungsumkehr gezielt von den Elektroden gelöst und entfernt, so werden solche Ablagerungen der wasserführenden Bauteilen des Küchengeräts besonders effektiv vermindert und von den Elektroden beseitigt.
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Es kann daran gedacht sein, dass eine Schicht oder ein Abschnitt von zumindest einer der Elektroden aus einem Bor-dotierten Diamanten besteht. Vorzugsweise kann daran gedacht sein, dass beide Elektroden einen solchen Abschnitt oder eine solche Schicht umfassen. Es kann auch daran gedacht sein, dass die Elektroden aus einem Bor-dotierten Diamanten bestehen. Die Elektroden können identisch beschaffen und gebaut sein.
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Die vorliegende Erfindung umfasst neben dem Küchengerät das nachstehend beschriebene Verfahren.
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Ein Verfahren zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen mittels eines Küchengeräts gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst einen Normal-Betriebsmodus mit den folgenden Schritten:
- - Einleiten eines wasserbasierten Elektrolyten in das Küchengerät
- - Anlegen einer Spannung zwischen den zumindest zwei Elektroden der Elektrolyse-Einrichtung zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen im wasserbasierten Elektrolyten.
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Vorzugsweise kommt eine Elektrolyse-Einrichtung mit genau zwei Elektroden zum Einsatz.
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Das Einleiten des wasser-basierten Elektrolyten kann beispielsweise ein Füllen eines Wassertanks des Küchengeräts oder ein Zuführen des wasser-basierten Elektrolyten über eine entsprechende Leitung sein. Um die Elektrolyse durchzuführen, muss lediglich gewährleistet sein, dass die Elektroden mit dem wasser-basierten Elektrolyten in Kontakt treten, insbesondere in ihn eingetaucht sind.
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Der Normal-Betriebsmodus bezieht sich hierbei vorzugsweise auf den Betrieb der Elektrolyse-Einrichtung, welcher zeitlich zumindest teilweise unabhängig vom Betrieb einer Hauptfunktion des Küchengeräts, wie beispielsweise der Zubereitung von Kaffee oder des Kochens von Wasser, sein kann. Handelt es sich bei dem Küchengerät beispielsweise um eine Kaffeemaschine, insbesondere um einen Kaffeevollautomaten, so muss die Elektrolyse-Einrichtung weder gleichzeitig mit einem Brühvorgang stattfinden noch dauerhaft aktiv sein, solange sich der Kaffeevollautomat im betriebsbereiten Zustand befindet, um auf Knopfdruck einen Kaffee auszugeben. Dies ist zwar durchaus möglich, andere Betriebsmodi der Elektrolyse-Einrichtung sind jedoch oft vorteilhafter.
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So kann die Elektrolyse-Einrichtung beispielsweise unmittelbar oder kurz nach dem Einschalten der Kaffeemaschine, insbesondere des Kaffeevollautomaten, bzw. im Allgemeinen des Küchengeräts, für eine gewisse Zeit in den Normal-Betriebsmodus versetzt werden, um z.B. im Wassertank oder in einer Wasserleitung im Inneren des Küchengeräts Sauerstoffradikale, bspw. Ozon, zu erzeugen. Hierbei kann es ausreichen, den Normal-Betriebsmodus der Elektrolyse-Einrichtung für wenige Minuten oder sogar weniger als eine Minute aufrecht zu erhalten, um eine ausreichende Desinfektionswirkung bereitzustellen.
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Alternativ oder zusätzlich kann daran gedacht sein, die Elektrolyse-Einrichtung unmittelbar oder kurz vor dem Abschalten der Kaffeemaschine, insbesondere des Kaffeevollautomaten, bzw. im Allgemeinen des Küchengeräts, für eine gewisse Zeit in den Normal-Betriebsmodus zu versetzen. Auf diese Weise können bspw. im Wassertank oder in den Leitungen des Kaffeevollautomaten ausreichend Sauerstoffradikale bereitgestellt werden, um eine Verkeimung bspw. über Nacht zu verhindern.
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Es kann auch daran gedacht sein, die Elektrolyse-Einrichtung zeitgesteuert, d.h. nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne, einzuschalten. Im Falle einer Kaffeemaschine, insbesondere eines Kaffeevollautomaten, kann beispielsweise daran gedacht sein, dass die Elektrolyse-Einrichtung im Abständen von bspw. einer Stunde für bspw. eine Minute oder wenige Minuten eingeschaltet wird. Dies kann davon abhängig gemacht werden, ob sich der Kaffeevollautomat im betriebsbereiten Zustand befindet.
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In manchen Fällen kann daran gedacht sein, die Elektrolyse-Einrichtung nur zu betreiben, wenn die Kaffeemaschine, insbesondere der Kaffeevollautomat sich nicht im betriebsbereiten Zustand, sondern bspw. im Stand-By-Zustand, befindet. Dies hat den Vorteil, dass die Elektrolyse nicht dann abläuft, wenn ein Benutzer einen Kaffee zubereiten möchte.
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In anderen Fällen kann daran gedacht sein, die Elektrolyse-Einrichtung nur zu betreiben, wenn die Kaffeemaschine, insbesondere der Kaffeevollautomat sich im betriebsbereiten Zustand befindet. Dies hat den Vorteil, dass die Elektrolyse stets mit geringem zeitlichen Abstand zur Zubereitung des Kaffees erfolgt, da eine Kaffee-Zubereitung nur im betriebsbereiten Zustand möglich ist. Das für die Kaffee-Zubereitung verwendete Wasser ist so mit grosser Sicherheit möglichst keimfrei.
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In wieder anderen Fällen kann daran gedacht sein, die Elektrolyse-Einrichtung unabhängig davon zu betreiben, ob sich die Kaffeemaschine, insbesondere der Kaffeevollautomat im betriebsbereiten oder im Stand-By-Zustand befindet.
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Nach Durchführung der Elektrolyse kann sich ein Spülen der Kaffeemaschine, insbesondere des Kaffeevollautomaten anschliessen. Derartige Spülvorgänge sind bei Kaffeevollautomaten üblich, um die Leitungen zu spülen und dort verbleibenden Kaffee aus den Leitungen zu entfernen. Ein Spülen nach Durchführung der Elektrolyse sorgt dafür, die im Wasser, beispielsweise im Wassertank gebildeten Sauerstoffradikale in den wasserführenden Bauteilen, insbesondere in den Leitungen, zu verteilen. So werden in allen wasserführenden Bauteilen des Kaffeevollautomaten Verkeimungen verhindert.
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Die vorstehenden Einzelheiten betreffend Kaffeemaschinen, insbesondere Kaffeevollautomaten, gelten analog auch für andere Küchengeräte und für beliebige wasser-basierte Elektrolyten.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens kommen diejenigen wasser-basierten Elektrolyten in Frage, welche vorstehend bereits im Hinblick auf das erfindungsgemässe Küchengerät erläutert wurden.
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Es kann daran gedacht sein, eine Spannungsumkehr stattfinden zu lassen, nachdem die Spannung über einen bestimmten Zeitraum an den Elektroden anlag. Beispielsweise kann eine Spannungsumkehr stattfinden, nachdem die Spannung zumindest eine Minute an den Elektroden anlag. Wenn die Elektrolyse-Einrichtung also beispielsweise zwei Minuten eingeschaltet sein soll, kann nach der Hälfte der Zeit die Spannungsumkehr stattfinden. Der vorgenannte Zeitraum kann auch weniger als eine Minute oder deutlich mehr als eine Minute betragen.
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Alternativ kann daran gedacht sein, die Spannungsumkehr so auszugestalten, dass jedes Einschalten der Elektrolyse-Einrichtung mit umgekehrter Polarität der Elektroden im Vergleich zum vorherigen Einschalten erfolgt.
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Die beiden vorstehend beschriebenen Varianten der Spannungsumkehr können als Verfahrensschritt des Normal-Betriebsmodus der Elektrolyse-Einrichtung ausgebildet sein. Wie vorstehend bereits beschrieben können sie die Bildung von Ablagerungen auf den Elektroden verhindern. Weitere Varianten sind denkbar.
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Die Spannungsumkehr wird bevorzugt dann als Verfahrensschritt in den Normal-Betriebsmodus der Elektrolyse-Einrichtung integriert, wenn nicht zu erwarten ist, dass sich durch die Spannungsumkehr Ablagerungen von den Elektroden lösen, welche dann in den wasser-basierten Elektrolyten, beispielsweise in das zum Kaffee-Brühen verwendete Wasser, gelangen.
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Die Spannungsumkehr kann auch ausserhalb des Normal-Betriebsmodus in einem gesonderten Reinigungsmodus erfolgen. Die Spannungsumkehr wird bevorzugt dann als gesonderter Verfahrensschritt ausserhalb des Normal-Betriebsmodus der Elektrolyse-Einrichtung durchgeführt, wenn zu erwarten ist, dass sich durch die Spannungsumkehr Ablagerungen von den Elektroden lösen, welche dann in den wasser-basierten Elektrolyten, beispielsweise in das zum Kaffee-Brühen verwendete Wasser, gelangen würden.
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Das Verfahren kann also zusätzlich zum Normal-Betriebsmodus einen Reinigungsmodus mit folgendem Schritt umfassen:
- - es findet eine Spannungsumkehr statt.
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Wenn der Reinigungsmodus separat zum Normal-Betriebsmodus ausgebildet ist, so gilt vorzugsweise folgendes: Die Polarität der Elektroden ist bei jeder Aktivierung des Reinigungsmodus und bei jeder Aktivierung des Normal-Betriebsmodus jeweils dieselbe, wobei die Polarität im Reinigungsmodus gegenüber der Polarität im Normal-Betriebsmodus umgekehrt ist.
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Der Reinigungs-Modus kann zeitgesteuert aktiviert werden. So kann daran gedacht sein, den Reinigungsmodus nur zu aktivieren, wenn der Normal-Betriebsmodus zuvor über einen bestimmten Zeitraum aktiv war.
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Der vorgenannte Zeitraum kann etwa eine Minute betragen. Er kann auch weniger als eine Minute oder deutlich mehr als eine Minute betragen.
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Der Reinigungsmodus muss nicht zwingend zeitgesteuert aktiviert werden. Es kann alternativ auch daran gedacht sein, dass die Spannungsumkehr im Rahmen des Reinigungsmodus auf einen Eingabebefehl folgend stattfindet. Beispielsweise kann ein Benutzer durch Knopfdruck bestimmen, wann der Reinigungsmodus stattfindet.
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Ein solcher Eingabebefehl kann auch beispielsweise das Einschalten des Küchengeräts, insbesondere der Wechsel vom Stand-By-Zustand in den betriebsbereiten Zustand der Kaffeemaschine, oder das Ausschalten des Küchengeräts, insbesondere der Wechsel vom betriebsbereiten Zustand in den Stand-By-Zustand der Kaffeemaschine sein.
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Der Reinigungsmodus umfasst vorzugsweise ein vorstehend bereits beschriebenes Spülen, um etwaige in den wasser-basierten Elektrolyten abgegebene Ablagerungen, beispielsweise Kalk, aus dem Küchengerät zu entfernen. Dies gilt unabhängig davon, ob der Reinigungsmodus zeitgesteuert oder auf Knopfdruck oder dergleichen gestartet wird.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Verwendung einer Elektrolyse-Einrichtung zur Entkeimung oder Keim-Verhinderung in einem Küchengerät. Die Elektrolyse-Einrichtung und das Küchengerät können ausgebildet sein wie vorstehend bereits beschrieben.
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Ferner umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin die Verwendung einer Elektrolyse-Einrichtung zur Entkeimung oder Keim-Verhinderung sowie zur Verhinderung von Ablagerungen, insbesondere Verkalkungen, in einem Küchengerät. Die Verhinderung von Verkalkungen in dem Küchengerät erfolgt, wie vorstehend im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele des Küchengeräts und des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn sich etwaige Ablagerungen wie Kalk auf zumindest einer der Elektroden bilden, so können diese Ablagerungen sich notwendigerweise nicht auf übrigen Oberflächen des Küchengeräts niederschlagen. Ferner kann daran gedacht sein, Ablagerungen wie Kalk durch Spannungsumkehr von den Elektroden zu entfernen was vorstehend ebenfalls beschrieben ist.