Схема подключения УЗО и автоматов

Чтобы защитить людей от поражения электротоком в электрических щитках устанавливаются автоматы и устройства защитного отключения. Эффективность работы защиты повышает специальная схема подключения УЗО и автоматов, предполагающая их совместное использование. Для того, чтобы правильно подключить защитные устройства, нужно знать характеристики проводов и кабелей электрической сети, а также суммарное значение мощности установленных приборов и оборудования.

Содержание

Установка УЗО в квартире

Принцип работы устройства защитного отключения состоит в сравнении потенциалов дифференциального тока, проходящего через него. С этой целью значение потенциала постоянно измеряется на входе и выходе прибора. В нормальном состоянии векторные токи, проходящие в обоих направлениях по фазному и нулевому проводу, будут равны нулю.

В однофазных схемах электросетей такие измерения выполняются на двух проводниках, а в трехфазных их количество увеличивается на число фаз. Нужно знать принцип действия, перед тем как подключить УЗО в квартире и ввести его в эксплуатацию. Срабатывание защитного устройства произойдет в том случае, когда возникнет разница между входящим и выходящим током.

Для определенных видов оборудования это различие может быть ограничено определенными рамками. В некоторых случаях диапазон разницы потенциалом устанавливается произвольно, в разумных пределах. Сравнение токов производится дифференциальным трансформатором, входящим в состав защитного устройства.

Помимо утечки тока прибор срабатывает в следующих случаях:

• Повреждена внешняя изоляция или проводники контактируют с заземленным корпусом.
• Поменялись местами заземляющий и рабочий нулевой, а также фазный и нулевой проводники, после чего произошло касание их под напряжением.
• Обрыв нулевого рабочего проводника, расположенного до и после защитного устройства.

Для решения проблемы, как подключить УЗО в щитке используется два провода. Первый проводит ток к нагрузке, а второй отводит ток от потребителя по внешней цепи. При появлении утечки возникает разница токов. Далее, сопоставляется фактическая утечка и ее допустимая величина. Если полученная разница будет выше номинального показателя, предусмотренного параметрами УЗО, то в этом случае срабатывает функция аварийного отключения. Таким образом, прибор защищает всю сеть, имеющуюся в квартире.

При выборе УЗО необходимо обращать внимание на его технические характеристики. Если в квартире проложена двухфазная электрическая сеть с напряжением 220 вольт, то вполне подойдет двухполюсное УЗО, в котором имеется фаза и ноль. Если же цепь состоит из трех фаз, тогда используется четырехполюсное устройство. Кроме того, необходимо учитывать значение тока отсечки, а также номинального и дифференциального тока. Эти показатели влияют на нормальную работу УЗО и своевременное отключение цепи.

Как подключить УЗО и автоматы в квартире

Для того, чтобы включить защитное устройство в общую цепь необходимо соблюдать определенный порядок действий. Подключение следует начинать с монтажа защитного устройства. Крепление УЗО производится с помощью встроенной DIN-рейки, расположенной в электрическом щитке. Защитное устройство удерживается с помощью тыльных защелок в специальных перфорированных отверстиях. Маркировка верхних и нижних клемм проводов фазы и нуля производится соответствующими буквами L и N. Вводный силовой кабель подключается сверху, а вывод к потребителям – снизу.

Схема подключения УЗО и автоматов осуществляется следующим образом:

• Вначале производится соединение вводного автомата и наружного силового кабеля. При выборе автомата учитывается максимальный ток в соответствии с предполагаемыми нагрузками в конкретной квартире.
• Далее устанавливается счетчик расхода электроэнергии. Через него происходит дальнейшая передача напряжения к верхним клеммам защитного устройства.
• Из нижних клемм УЗО отходят кабели, соединяющиеся с нагрузками. Обязательным условием нормального функционирования защитного устройства является правильное соединение фазных и нулевых проводов.
• Далее можно выполнять совместное подключение автоматов и УЗО.

Отдельно подключаются автоматы, предназначенные для защиты техники с большой мощностью. В данной схеме УЗО и автоматические выключатели соединяются между собой соответствующими фазными и нулевыми кабелями.

Подключение УЗО в двухфазную сеть

Основной целью УЗО является отключение техники и оборудования при утечке на корпус электрического тока. Эти приборы часто используются в старых домах и квартирах с двухфазной цепью и отсутствием заземления. В таких случаях правильное подключение УЗО зависит от разводки имеющейся электрической сети.

В первом варианте устанавливается одно защитное устройство, обеспечивающее одноуровневую защиту. Для этого подбирается УЗО с высокой мощностью из расчета общей нагрузки всех имеющихся потребителей. Выходные клеммы УЗО соединяются с автоматическими выключателями, после чего электрический ток подается на розетки, выключатели и к другим потребителям.

Данная схема подключение автомата и УЗО отличается простотой и компактностью. Она полностью компенсирует отсутствие обычного заземления. Однако, при выходе из строя любого электроприбора, подача электроэнергии полностью прекращается. Такая одноуровневая защита может устанавливаться отдельно для потребителей большой мощности, чтобы своевременно отключить в случае аварии. Как правило, в подобной схеме применяется УЗО двухполюсное на 15 ампер.

В другом варианте, использование многоуровневой защиты предусмотрено для каждого отдельного участка. Данная схема применяется совместно с заземлением. Несмотря на высокую стоимость и сложность подобных систем, они обладают серьезным преимуществом, делая автономным каждый участок. В этом случае отключается только одно устройство, а все остальные приборы продолжают нормально работать.

Таким образом, схема подключения УЗО и автоматов, обеспечивает нормальную работу всех приборов и оборудования, надежно защищает людей от поражения электротоком.

Как подключить группы УЗО с автоматами

В процессе эксплуатации сами устройства защитного отключения требуют защиты от перепадов напряжения, коротких замыканий и последствий их негативного воздействия. Решить эту проблему возможно путем установки в электрическую цепь автоматических выключателей. Поэтому вопрос, как подключить УЗО и автоматы в том числе в электрощитке, приобретает особую актуальность. Использование дополнительной защиты усиливает электробезопасность при пользовании мощной бытовой техникой и оборудованием.

Представленная схема вполне подходит для монтажа средств защиты в распределительном щитке. Заземляющий проводник РЕ обозначен линией желто-зеленого цвета. Пунктирные зеленые линии соответствуют заземляющим кабелям, используемым при подключении сложных бытовых устройств. Как правило с УЗО используется несколько автоматов. Поэтому сумма токов автоматических выключателей должна быть равной сумме токов защитных устройств.

Подключение УЗО и автоматов рекомендуется выполнять по определенным правилам:

• УЗО следует устанавливать перед автоматическим выключателем.
• При однофазном подключении провод питания всегда подводится к верхней клемме. Установка питающего провода снизу приведет к поломке устройства.
• Подключение УЗО в двух- или трехфазную сеть осуществляется по отдельным схемам, используя варианты с заземлением и без заземления.
• Во время подключения электрическая сеть должна быть полностью обесточена.
• Узо с низкими номиналами, предназначенными для отдельных линий, нельзя устанавливать в общую сеть. Под влиянием перегрузок повышается вероятность утечек тока и коротких замыканий.
• Подключенное защитное устройство нужно обязательно протестировать. С этой целью включается автомат, на котором создается определенная нагрузка. Если подключенный электроприбор не вызывает каких-либо изменений, значит электромонтажные работы выполнены правильно.

Как правильно подсоединить УЗО

Многие домашние мастера задумываются над вопросом, как правильно подключить и как расключить УЗО, не допустив при этом серьезных ошибок. Очень часто после монтажа работа защитного устройства происходит с нарушениями. Оно периодически отключается без видимых причин, когда утечки тока отсутствуют, а нагрузка находится в пределах нормы. Некоторые пользователи считают неисправным само устройство и покупают новый прибор.

Однако часто проблема заключается вовсе не в устройстве, а в неправильном монтаже и других ошибках, допущенных при подключении. Наиболее распространенной ошибкой считается соединение нулевого рабочего проводника с открытыми частями электроустановок. Ложное срабатывание происходит и при его соединении с нулевым защитным проводником. В некоторых случаях нагрузка ошибочно подключается к нулевому рабочему проводнику. В этом случае для УЗО ток нагрузки становится дифференциальным, что приводит к незапланированному срабатыванию устройства.

Особое внимание следует проявлять при подключении двух защитных устройств и более. Необходимо проверять выходные провода, избегать лишних перемычек и других неправильных соединений.

Отличия дифавтомата от УЗО: выбираем устройство защиты по задачам и бюджету

Однофазные автоматические выключатели: Как выбрать автомат, характеристики, таблица мощности

Электрощит для квартиры: Как самому собрать электрический щит

Срабатывает УЗО при подключении нуля без нагрузки

Почему выбивает УЗО: причины срабатывания, неисправности и способы их устранения

УЗО — устройство защитного отключения: назначение, принцип действия, маркировка, выбор УЗО, схемы

Схема подключения УЗО: однофазное и трехфазное подключение

Устройство защитного отключения (УЗО) выполняет функцию защиты человека от поражения электротоком при неисправном электрооборудовании или прикосновении к частям электроустановок находящимся под напряжением. УЗО предотвращает пожары и возгорания, которые могут быть вызваны токами утечки и замыкания на землю.

Содержание

Как правильно подключить УЗО

Схема подключения УЗО выбирается отдельно для каждой электрической сети. Подключение должно выполняться таким образом, чтобы оно располагалось максимально близко к вводу электрической сети. В таком случае обеспечивается надежная защита сети от возможных утечек тока в землю. Конкретная схема подключения определяется на месте, чтобы учесть все параметры данной сети, мощность подключаемых приборов и другие.

Способы подключения подразделяются на два вида:

• Экономичный способ – это когда на всю электрическую сеть установлено одно защитное отключение. При такой установке, если сработает УЗО будет отключена вся электрическая сеть, ток утечки не должен превышать 30 мА. Могут возникнуть сложности с точным определением места поломки.
• Чаще всего используют другой способ. Здесь устройства защитного отключения устанавливают на каждую линию индивидуально. Во время срабатывания отключается только поврежденная линия. Недостатком этого способа является высокая себестоимость, требуется гораздо больше свободного места в электрощите или, вообще, отдельного щитка, располагаемого в квартире.

Разные виды УЗО имеют и свои особенности при подключении. Все УЗО по своим типам разделяются на однофазные, двухфазные и трехфазные, имеющие различные схемы подключения. Рассмотрим на конкретных примерах, как подключаются однофазные и трехфазные устройства.

Схема включения УЗО однофазного, как правило, включает в себя разделенные нулевую и заземляющую шины. При таком варианте его устанавливают за вводным автоматическим выключателем. Затем, после дополнительно устанавливают автоматические выключатели, использующиеся для защиты и коммутации отдельных шлейфов.

При использовании схемы для трехфазных УЗО обеспечивается одновременная защита однофазных и трехфазных потребителей. Нулевая и заземляющая шины в этой схеме совмещаются. Счетчик электроэнергии при таком подключение устанавливается между устройством защитного отключения и вводным автоматическим выключателем.

Необходимо ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Самый простой способ – нажать кнопку «тест», расположенную на корпусе устройства. Такую проверку может сделать обычный пользователь, без квалификации. Более серьезная проверка – пробная утечка тока – достаточно сложная и проводится только квалифицированным специалистом.

Схема включения УЗО в однофазной сети

В стандартных квартирах, в самом начале электрической сети перед электросчетчиком устанавливается вводный двухполюсный автомат. Его мощность выбирается в зависимости от суммарной нагрузки и в среднем составляет от 32 до 40 ампер. Фазный и нулевой провода заводятся в соответствующие клеммы электросчетчика, после которого устанавливается противопожарное УЗО на 100-300 мА, реагирующее на утечку тока и обеспечивающее защиту всей проводки.

Как правило, подключение УЗО к однофазной сети выполняется в нескольких вариантах, в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Одним из них является схема с общим защитным устройством (рис. 1), применяемая для защиты всей электрической сети. Монтаж УЗО осуществляется на отрезке между вводным автоматическим выключателем и автоматами, защищающими отдельные линии. Таким образом, обеспечивается защита сразу всей сети.

Фазный провод L, обозначенный красным цветом, подключается к однополюсным автоматам, а после них идет к нагрузкам. Нулевой провод N имеет синюю окраску. Из нулевой клеммы УЗО он идет к общей шине, с которой делается разводка ко всем нагрузкам. Желтым проводом является заземление, подключенное к общей шине и не затрагивающее саму схему однофазной сети. С этой шины провода идут к заземляющим контактам розеток и электрооборудования.

Данная схема считается наиболее простой и дешевой, однако место утечки тока бывает очень трудно определить. При попадании фазы на корпус прибора электричество полностью отключается. Нужно затратить довольно много времени, чтобы обнаружить и устранить неисправность.

Поэтому в квартирах и частных домах, где используется много бытовой техники и оборудования, установка УЗО осуществляется на отдельных линиях, к каждой из которых подключено определенное количество потребителей (рис. 2). Данная схема достаточно популярна, поскольку обеспечивает защиту всех линий. Любая неисправность вследствие утечки тока легко обнаруживается, поскольку отключается только один участок сети.

Еще одна эффективная схема, похожая на предыдущую (рис.3), за исключением дополнительного защитного устройства, установленного на входе. Оно устанавливается в тех случаях, когда не обеспечена защита всех линий. Данная схема осуществляет селективное отключение при наличии нескольких УЗО, когда должно сработать только одно из них. Ток утечки входного прибора должен быть выше, чем у других и составлять не ниже 100 мА.

В подобных схемах у защитных устройств устанавливаются различные задержки отключения. Существенным недостатком такого подключения считается высокая стоимость, а также сложная схема подключения автоматов и УЗО в щитке, размеры которого значительно превышают стандартные конструкции. Номинал автоматических выключателей должен быть на одну ступень ниже, чем у защитных устройств. При очень больших токах утечки они тоже могут сработать, обеспечивая тем самым дополнительную защиту.

Подключение УЗО и автомата схема

Перед подключением защитных устройств должна быть составлена предварительная схема щитка с УЗО и автоматами, позволяющая наиболее рационально разместить все приборы в ограниченном пространстве. Благодаря модульным конструкциям, все современные приборы легко устанавливаются на DIN-рейку. Это намного упрощает и ускоряет монтажные работы. После размещения выполняется подключение и установка УЗО и автоматов по схемам которых были разработаны заранее.

На входе в щиток выполняется монтаж двухполюсного автоматического выключателя. Этот прибор обеспечивает защиту электросчетчика от коротких замыканий и перегрузок, обесточивает сеть перед электромонтажными работами. Не менее важной функцией входного автомата является ограничение максимальной мощности потребления. Установка входного автомата производится на верхнюю DIN-рейку.

Далее, схема соединения УЗО и автоматов предполагает подключение электросчетчика. Под его нижней крышкой расположена контактная группа. На внутреннюю сторону крышки нанесена схема подключения. Также ее можно найти в инструкции по эксплуатации. Провода подключаются к соответствующим гнездам и закрепляются прижимными винтами. Правильность подключения нужно проверять сразу, поскольку после опломбирования счетчика свободного доступа к контактам уже не будет.

После этого выполняется подключение УЗО в щитке. Провода подводятся к маркированным контактам, каждый из которых имеет свое предназначение. На верхнюю группу подается входящее напряжение, а с нижних контактов провода идут к автоматам, установленным на линиях и далее непосредственно к электроприборам. При подключении должна соблюдаться полярность, то есть фазные и нулевые провода подводятся к контактам именно фазы и нуля.

Подключение нескольких УЗО

Довольно часто при использовании большого количества мощной бытовой техники и оборудования, применяется схема УЗО с несколькими защитными устройствами. Они защищают все отходящие линии, на которых расположены приборы с примерно одинаковой мощностью.

Непосредственное подключение осуществляется следующим образом:

• Фазный и нулевой провода, выходящие с электросчетчика, расходятся по своим направлениям и подключаются к верхним контактам каждого УЗО.
• После этого фазные провода, выходящие из защитных устройств подключаются к соответствующим автоматическим выключателям, расположенным на защищаемых линиях.
• Все нулевые провода сосредотачиваются на отдельной шине, относящейся к конкретному защитному устройству.
• Нулевые провода разных групп не должны соединяться между собой. В некоторых схемах может устанавливаться УЗО однополюсное, без клеммы под нулевой провод.

Установка нескольких защитных устройств существенно снижает вероятность ложного срабатывания. При возникновении токовых утечек отключаются не все потребители, а лишь отдельные группы или часть этих групп, подключенных к общему УЗО. Единственным недостатком данной схемы являются значительные материальные затраты, связанные с установкой дополнительного защитного оборудования.

Установка УЗО в квартире своими руками

Основные правила подключения УЗО рассматривались выше. Остается лишь обратить внимание на установку дополнительных защитных устройств на участках с высокой вероятностью токовых утечек. В первую очередь, это стиральные машины, электроплиты, ванны и другое оборудование.

Непосредственное подсоединение УЗО и автоматов осуществляется в следующем порядке:

• В первую очередь нужно обесточить электрическую сеть и проверить отсутствие напряжения мультиметром или индикаторной отверткой.
• Место установки определяется заранее. Обычно защитное устройство устанавливается на участке между электросчетчиком и автоматом локальной сети.
• На вводе в квартиру устанавливается общий автоматический выключатель, защищающий электросчетчик и УЗО от перегрузок и коротких замыканий.
• После этого выполняется подводка и соединение проводов в клеммах, расположенных в верхней и нижней части устройства. Схема подключения наносится на переднюю панель, что облегчает монтаж.

Про обязательное соблюдение полярности отмечалось ранее. Чтобы избежать путаницы, клеммы обозначаются маркировкой: L – фаза, а N – ноль. После того, как монтаж УЗО своими руками выполнен и все подключения завершены, проверяется его работоспособность. Для этого спереди расположена кнопка ТЕСТ, при включении которой исправное устройство сработает и отключит подачу напряжения.

Как правильно подключить УЗО в частном доме

Если в квартире применяются только однофазные УЗО, то в частных домах могут использоваться и трехфазные защитные устройства. Здесь существуют свои особенности в связи с большой площадью помещений. В первую очередь для обеспечения нормальной жизнедеятельности требуется больше бытовых приборов и оборудования, что существенно повышает вероятность утечки тока, перегрузок и коротких замыканий.

Поэтому схема подключения УЗО на даче и в частном доме имеет свои особенности, поскольку многие объекты построены из дерева, повышающего опасность возгораний и пожаров.

Многие хозяева пользуются трехуровневой защитой. Вначале устанавливается противопожарное УЗО, номиналом 80-300 мА. На среднем уровне используются устройства номиналом 30 мА, для защиты отдельных участков. На самом нижнем уровне используются УЗО для малых токов, номиналом 10 мА. Уровень защиты будет значительно выше, если к объекту подведено и установлено заземление.

Электрощит для квартиры: Как самому собрать электрический щит

Однофазные автоматические выключатели: Как выбрать автомат, характеристики, таблица мощности

УЗО — устройство защитного отключения: назначение, принцип действия, маркировка, выбор УЗО, схемы

Срабатывает УЗО при подключении нуля без нагрузки

Отличия дифавтомата от УЗО: выбираем устройство защиты по задачам и бюджету

Правильная установка внутренних выключателей света

Выбор растворителя вызывает заметные сдвиги «области Узо» для поли(лактид-со-гликолидных) наночастиц, полученных методом нанопреципитации

Выбор растворителя вызывает заметные сдвиги «области Узо» для наночастиц поли(лактид-

-со--гликолид), полученных методом нанопреципитации†

Мориц Бек-Бройхситтер, ^и Жюльен Николай ^и и Патрик Куврёр* ^a

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Institut Galien Paris-Sud, CNRS UMR 8612, University of Paris-Sud, F-92196, Châtenay-Malabry Cedex, Франция

Электронная почта: patrick. [email protected]
Факс: +33-146835946
Тел.: +33-146835396

Аннотация

Полимерные наночастицы (НЧ) предлагают универсальные новые биологические свойства, представляющие интерес для приложений доставки лекарств. «Диаграммы узо» позволили систематически производить определенные коллоидные составы с помощью широко используемого процесса нанопреципитации. Удивительно, но, несмотря на хорошо документированную актуальность применяемого органического растворителя для наноосаждения, его влияние на реальное состояние «региона Узо» до сих пор не изучено. Здесь были предприняты исследования для учета потенциального влияния типа растворителя на «диаграммы Узо» для полилактид-

co -гликолид) (PLGA) и тетрагидрофуран (ТГФ), 1,4-диоксан, ацетон и диметилсульфоксид (ДМСО). «Область Узо» значительно сместилась в сторону более высоких фракций полимера при смене растворителя (ранговый порядок: ТГФ < 1,4-диоксан < ацетон < ДМСО). Предполагая взаимно однозначное превращение отдельных капель растворителя, содержащего PLGA (диаметр капель для ТГФ: ~800 нм, 1,4-диоксана: ~700 нм, ацетона: ~500 нм и ДМСО: ~300 нм) в не- делимые полимерные агрегаты при замещении растворителя, что облегчает прогнозирование размера НЧ, обнаруженных в «области Узо» (диапазон размеров: 40–200 нм). В заключение, применение «диаграмм Узо» является ценным инструментом для исследования доставки лекарств и, скорее всего, заменит подход «проб и ошибок» для определения рабочего окна для производства стабильных коллоидных составов методом нанопреципитации.

Лимончелло и наука об эмульсиях – наука в школе

Автор(ы): Леонардо Кьяппизи

Как сделать так, чтобы масло и вода не смешивались? Любопытство ученого к лимонному ликеру показало, как это сделать — с некоторыми многообещающими промышленными применениями.

Бутылки Limoncello для продажи на Капри, Италия
Jorge Royan/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
 

Лимончелло, ароматный итальянский ликер из лимонов, становится все более популярным во всем мире. Этот сладкий и цитрусовый дижестив является культовым элементом итальянской кулинарной культуры, но он также представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из эфирных масел, этанола, сахарозы и воды.

Как итальянский химик, работающий в Институте Лауэ-Ланжевена (ILL)

w1 , мне было любопытно узнать, что передовые технологии ILL могут рассказать об этой сложной системе. Итак, ранее в этом году я и мои коллеги подали заявку на получение времени для проведения небольшого исследования, и оказалось, что лимончелло — помимо того, что он вкусный — обладает некоторыми довольно специфическими научными характеристиками.

Что такое лимончелло?

В традиционном рецепте лимончелло цедра цитрусовых (полученная путем соскабливания внешней части кожуры лимона) вымачивается в спирте (этаноле) в течение нескольких недель. Цедра содержит большую часть эфирных масел лимонов, придающих ликеру характерный вкус и цвет. Затем этанол и экстракт лимона смешивают с сахарным сиропом. Лимончелло обычно содержит примерно 30% спирта и около 20% сахарозы (сахара) по объему, но, поскольку лимончелло часто готовят дома, способ приготовления и окончательный состав варьируются от семьи к семье.

Рисунок 1: Структура лимонена

Никола Граф
 

Эфирные масла, столь важные для вкуса лимончелло, находятся в небольших карманах в кожуре цитрусовых, которые лопаются и издают типичный сильный аромат, который мы ощущаем при очистке. такой фрукт. Эти эфирные масла имеют очень сложный состав: было идентифицировано более 60 различных молекул, основными компонентами которых являются класс органических молекул, называемых монотерпенами. В лимонах наиболее распространенным соединением является лимонен (рис. 1).

Лимончелло получают путем смешивания двух растворов: спиртового экстракта, содержащего масла, и водного раствора сахарозы. Каждый из этих исходных растворов полностью прозрачен; Однако сам лимончелло «мутный», с мутным, непрозрачным внешним видом. Мутные системы пронизывают повседневную жизнь: другие примеры включают кристаллы льда в облаках, капли жира в молоке и водоросли в пруду. Все эти различные системы содержат частицы или капли размером в сотни нанометров, что сравнимо с длиной волны видимого света. Именно эти «неоднородности» — крошечные количества твердого вещества или жидкости, взвешенные в жидкой среде, — придают этим системам мутный вид.

«Эффект узо»

Так откуда же берется мутность лимончелло? Вода и этанол полностью смешиваются (растворяются друг в друге), как лимонен и этанол, но лимонен и вода смешиваются с трудом. В лимончелло эта комбинация трех жидкостей спонтанно образует «эмульсию»: взвесь крошечных капелек одной жидкости в другой. Однако это происходит только в определенных диапазонах состава (см. текстовое поле).

Это явление самопроизвольного образования эмульсии называется «эффектом узо» в честь знаменитого средиземноморского напитка узо, который сразу же мутнеет при смешивании с водой, образуя эмульсию. Действительно, с научной точки зрения, узо очень похоже на лимончелло, так как он сделан из воды, этанола и вкусового компонента анетола, который, как и лимонен, хорошо растворим в этаноле, но лишь немного растворим в воде.

Эффект узо: средиземноморский напиток узо (в центре) мгновенно мутнеет (справа), когда в него добавляют воду (слева).
canbilgic/Shutterstock.com
 

В отличие от этих систем узо, обычные эмульсии требуют очень больших затрат энергии, таких как встряхивание и перемешивание, необходимые для приготовления эмульсии, которую мы называем майонезом. Еще одним очень важным отличием систем узо от классических эмульсий является отсутствие каких-либо стабилизаторов. Например, майонез готовят путем эмульгирования растительного масла с водой, содержащейся в яичном желтке. Процесс долгий и утомительный, и он требует значительного количества энергии, обеспечиваемой энергичным встряхиванием и перемешиванием, чтобы смешать две жидкости и образовать эмульсию. Лецитин и белки, содержащиеся в яичном желтке, также необходимы для стабилизации эмульсии.

Так почему системы узо важны вне кухни? В эмульсиях происходят некоторые важные промышленные процессы, например, полимеризация, при которой небольшие молекулы (мономеры) объединяются в крупные макромолекулы или полимеры. Здесь часто создаются эмульсии, чтобы сблизить реагенты, чтобы реакция могла протекать быстро. Если такие эмульсии образуются спонтанно (как в лимончелло), требуя очень мало энергии, если вообще требуется, это, очевидно, делает процесс более эффективным и устойчивым. Кроме того, полимерный продукт необходимо извлекать из реакционной среды в конце реакции, что часто является наиболее сложной стадией всего процесса. Однако, если система не содержит стабилизаторов, извлечение полимера и катализаторов значительно упрощается, так как компоненты могут легко разделиться, когда эмульсиообразующей композиции больше не существует. Еще одним широко используемым применением эмульсий являются пестициды, позволяющие разбавлять эти нерастворимые в воде продукты и распределять их по полям. Использование эмульсии типа узо позволит также избежать распространения ненужных поверхностно-активных веществ, которые часто вредны для окружающей среды.

Лимончелло на микроуровне

Прибор SANS D11 в ILL, который использовался для исследования лимончелло
A Chezière/ILL
 

уровень. Используя излучение с более короткой длиной волны, рентгеновские лучи или пучки нейтронов, мы можем более подробно рассмотреть структуры и взаимодействия внутри этой жидкости, причем в еще меньших масштабах.

Мы надеялись использовать оборудование для рассеяния нейтронов в ILL, чтобы узнать, что они могут рассказать нам о лимончелло, и, к счастью, нам выделили время на канал малоуглового рассеяния нейтронов (SANS). Целью нашего исследования было выяснить, откуда берется необычайная стабильность лимончелло. С этой целью мы исследовали ликер в различных условиях: при добавлении воды к спиртовому экстракту; при разных температурах; и при разных концентрациях сахарозы (Chiappisi & Grillo, 2018). Нейтроны чувствительны к изотопному составу системы и очень по-разному взаимодействуют с двумя стабильными изотопами водорода: протием, ¹ H (нормальный водород) и гораздо более редкий дейтерий, ² H. В ходе исследования эфирное масло было извлечено из лимона, купленного на местном рынке (таким образом, содержащего в основном ядра протия), а этанол и вода были сильно обогащены ядрами дейтерия, в отличие от них.

Анализ показал, что в лимончелло размер богатых маслом доменов всегда составляет около 100 нанометров в диаметре, независимо от содержания воды, содержания сахара или температуры. Эти результаты удивительны: типичный размер богатых нефтью доменов в системах узо обычно намного больше и составляет несколько сотен или даже тысяч нанометров (Grillo, 2003). Кроме того, их размер обычно очень чувствителен к составу или температуре системы — в отличие от лимончелло.

Это делает лимончелло очень интересной жидкостью с научной точки зрения. Небольшой размер капель масла, по-видимому, обеспечивает его исключительную стабильность по отношению к изменениям температуры и состава, а также во времени. На самом деле, лимончелло можно хранить в бутылке годами: неплохо для метастабильной системы! Напротив, такие напитки, как пастис или узо, имеют тенденцию разделяться на фазы в течение нескольких часов после приготовления (поэтому пастис всегда разбавляют водой в стакане непосредственно перед употреблением).

Таким образом, хотя мы еще не до конца понимаем, почему поведение лимончелло так отличается от других напитков типа узо, теперь мы лучше понимаем науку о самоэмульгирующихся системах и то, как разрабатывать их для использования в будущих продуктах и ​​процессах. .

---

Ссылки

• Chiappisi L, Grillo I (2018) Изучение Лимончелло: структура итальянского ликера, выявленная с помощью малоуглового рассеяния нейтронов. СКД Омега 3 : 15407-15415. doi: 10.1021/acsomega.8b01858
• Grillo I (2003) Исследование малоуглового рассеяния нейтронов всемирно известной эмульсии: Le Pastis. Коллоиды и поверхности A: Физико-химические и технические аспекты 225 : 153-160. doi: 10.1016/S0927-7757(03)00331-5

Веб-ссылки

• w1 — Расположенный в Гренобле, Франция, ILL — это международный исследовательский центр, занимающий передовые позиции в области нейтронной науки и технологий.

Ресурсы

• Изучение микроскопической структуры лимончелло проводилось с помощью прибора SANS D11 в ILL. Узнайте, как работает этот инструмент, на веб-сайте ILL.
• Узнайте больше о том, как работает рассеяние нейтронов, из статьи ILL об исследовании того, как некоторые бактерии могут жить в соленой морской среде. Видеть:
  • Zaccai G (2018) Титаник и бактерии, питающиеся железом. Наука в школе 43 : 8-11.
• Прочтите о том, как SANS использовался для разработки нового восстанавливаемого поверхностно-активного вещества в ILL. Видеть:
  • Истоу Дж. и др. (2012) Магнитная наука: разработка нового поверхностно-активного вещества. Наука в школе 25 : 22-27.

Учреждения

Автор(ы)

Леонардо Кьяппизи – научный сотрудник Института Лауэ-Ланжевена и Берлинского технического университета. После защиты докторской диссертации по свойствам материалов на основе полисахаридов он перешел в ILL, где использует высокопоточный нейтронный реактор для исследования различных коллоидных систем.

Повторение

Большинство учащихся знают, что масло и вода не смешиваются, и, возможно, они слышали слово «эмульсия», когда помогали члену семьи красить комнату, но, несмотря на эти примеры из реальной жизни, очень немногие задавались вопросом. химия, стоящая за такими переживаниями. Поощряя учащихся задавать вопросы о том, что происходит на макроуровне, и вдохновляя их химией, происходящей на микроуровне, эта статья открывает доступ к некоторым ключевым понятиям.

Кроме того, имеется возможность интерпретировать тройную фазовую диаграмму, что позволяет учащимся использовать свои математические навыки для получения выводов о физических характеристиках, демонстрируя, что такие навыки необходимы для научных исследований.