СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАВНОВЕСНОЙ ВЛАЖНОСТИ ЖИВОЙ СУХОЙ ВАКЦИНЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ОСТАТОЧНУЮ ВЛАЖНОСТЬ Российский патент 2018 года по МПК G01N5/02 G01N33/48 

Изобретение относится к способам оценки равновесной влажности в живых сухих вакцинах и может быть использовано в биотехнологии при оптимизации процессов, связанных с производством живых сухих вакцин, содержащих остаточную влажность.

Известен способ [Разработка метода сравнения влагообменных свойств нитей и полотен / В.В. Содовский, В.И. Иванцов / http://www.kstu.edu.ru/flax/Jen 2004/42. AS], основанный на сравнении отдачи влаги материалами, различающимися по волокнистому составу и структуре (нити полотна). Способ заключается в увлажнении образцов одинаковой массы до определенной влажности, помещении их в подвешенном состоянии в среде с относительной влажностью воздуха, близкой к 0%, и выдерживании их до момента установления динамического адсорбционного равновесия (достижения равновесной влажности), такого состояния, при котором число молекул воды, удерживаемых на поверхности материала, равно числу молекул, отходящих от нее.

К недостаткам этого способа относится: сложность создания относительной влажности воздуха, близкой к 0%, и ее поддержание на данном уровне при размещении увлажненных образцов; необходимость предварительного построения изотерм десорбции влаги из образцов для определения времени достижения в образцах равновесной влажности.

Известен способ [Курс физической химии / Я.И. Герасимов, В.П. Древинг, Е.Н. Еремин и др. – М.: Химия, 1964. - С. 457] определения величины адсорбции по привесу адсорбента с помощью весов Мак-Бена-Бакра. Способ заключается в использовании установки, где в гильзе, соединенной с источником пара, на кварцевой спирали подвешена чашечка с адсорбентом. Удлинение пружинки непосредственно показывает массу адсорбированного пара, а момент установления адсорбционного равновесия фиксируется по манометрам.

К недостаткам этого способа относится: температура, влияющая на процесс адсорбции влаги, в данном случае не контролируется и не регулируется; сложность калибровки при небольшой массе адсорбента и неточность измерения, связанная с визуальным контролем.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому изобретению является способ [Способ определения равновесной влажности пыли (изотерм сорбции) / П.А. Коузов, Л.Я. Скрябин // Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. – Л.: Химия, 1983. - С. 84-87], состоящий в определении количества влаги, впитываемой сухой пылью при ее выдерживании до постоянной массы в атмосфере с известной относительной влажностью воздуха.

Способ включает: распределение исследуемой пыли в стеклянные бюксы слоем от 2 до 3 мм; подсушивание пыли до постоянной массы при температуре (105±2)°С; размещение бюксов в эксикаторе над раствором серной кислоты в атмосфере с заданной относительной влажностью воздуха; проведение адсорбции влаги при атмосферном давлении или в разреженной среде с давлением от 40 до 53 Па; определение гравиметрическим (весовым) методом, через определенные промежутки времени, прироста массы пыли; определение момента установления динамического адсорбционного равновесия по прекращению прироста массы пыли.

Общим с заявляемым способом являются: проведение адсорбции влаги в атмосфере с заданной относительной влажностью воздуха; определение равновесной влажности гравиметрическим методом через определенные промежутки времени до прекращения прироста массы навески.

Недостатками данного способа являются: предварительное подсушивание исследуемой пыли при температуре (105±2)°С, что приводит к изменению ее структуры и адсорбционных свойств; процесс адсорбции влаги пылью в виде слоя включает не только адсорбцию, но и абсорбцию и капиллярную диффузию, что при атмосферном давлении занимает от 7 до 10 суток, а в разреженной среде - от 2 до 3 суток; создание разрежения в эксикаторе может привести к уносу пыли из бюксов, а также к изменению первоначального значения относительной влажности воздуха во внутреннем объеме эксикатора; использование серной кислоты не безопасно для человека [Охрана труда в пищевой промышленности / Г.Д. Середа, В.И. Дашевский. – М.: 1983, С. 50].

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего определять равновесную влажность живой сухой вакцины, содержащей остаточную влажность, распределенной монослоем, при заданной относительной влажности воздуха в течение 10-12 часов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения равновесной влажности живой сухой вакцины (в дальнейшем вакцины) предусмотрено использование:

- чашек Петри диаметром 40 мм;

- лабораторного сита, изготовленного из нержавеющей стали, диаметром 30 мм, высотой 50 мм и размером ячеек 250 мкм, снабженного крышкой;

- фарфоровых шаров диаметром от 3 до 7 мм, помещенных в сито, обеспечивающих медленный равномерный просев частиц сухой микробной культуры на дно чашки Петри;

- растворов калия фосфорнокислого двузамещенного трехводного различной концентрации для создания относительной влажность воздуха от 20 до 80%.

Кроме того, предлагаемый способ отличается тем, что равновесная влажность вакцины достигается за 10-12 часов благодаря распределению частиц по дну чашки Петри монослоем.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Вакцину (массой от 1,0 до 1,5 г) помещают на фарфоровые шары, насыпанные в сито слоем 20 мм, и путем встряхивания наносят ее монослоем на дно предварительно промаркированных и взвешенных чашек Петри. Чашки закрывают крышками, взвешивают и определяют массу вакцины в чашке гравиметрическим методом с точностью до 0,0001 г. Затем чашки без крышек помещают в эксикатор с заданной относительной влажностью воздуха. Через каждые два часа экспонирования определяют прирост массы микробной культуры, для чего чашки извлекают из эксикатора, закрывают крышками и взвешивают.

Процесс адсорбции влаги, при данных условиях, заканчивается установлением динамического адсорбционного равновесия, на что указывает отсутствие прироста массы вакцины. Равновесную влажность определяют по формуле [Способ определения равновесной влажности пыли (изотерм сорбции) / П.А. Коузов, Л.Я. Скрябин // Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. – Л.: Химия, 1983. - С. 84-87]

где ϕ - равновесная влажность, %;

m - масса навески, г;

m₁ - масса адсорбировавшейся влаги, г.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигнутым техническим результатом показано в таблице 1.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана на чумной живой сухой вакцине следующими примерами.

Пример 1. Были определены значения равновесной влажности чумной живой сухой вакцины при экспонировании ее в атмосфере с относительной влажностью воздуха 20, 40, 60 и 80%. Определения проводили при атмосферном давлении и температуре воздуха 24°С. Остаточная влажность вакцины до определения составляла 2%.

Для каждой относительной влажности воздуха использовали не менее 5 чистых и стерильных чашек Петри, которые вместе с крышками нумеровали и взвешивали с точностью до 0,0001 г. Фарфоровые шары насыпали в сито слоем 20 мм. По 1-1,5 г вакцины помещали на фарфоровые шары. Сито закрывали крышкой, встряхивали и наносили частицы вакцины на дно чашек Петри монослоем. Чашки закрывали крышками и определяли массу вакцины в чашке гравиметрическим методом с точностью до 0,0001 г. После чего чашки без крышек по 5 штук помещали в эксикаторы с относительной влажностью воздуха 20, 40, 60 и 80% и фиксировали время начала адсорбции влаги частицами вакцины. Определение прироста массы вакцины проводили через каждые два часа экспонирования. Для этого чашки извлекали из эксикатора, быстро закрывали крышками и взвешивали. Затем чашки в открытом виде вновь помещали в эксикаторы. Измерения повторяли до тех пор, пока масса чашки с вакциной не переставала увеличиваться.

Полученные средние значения результатов определений приведены в таблице 2.

Данные, представленные в таблице 2, указывают на то, что равновесная влажность достигалась через 10 часов экспонирования, а ее значение зависит от относительной влажности воздуха.

Пример 2. Были определены значения равновесной влажности чумной живой сухой вакцины при экспонировании ее в атмосфере с относительной влажностью воздуха 20, 40, 60 и 80%. Определения проводили при атмосферном давлении и температуре воздуха 24°С. Остаточная влажность вакцины до определения составляла 4,7%.

Определение равновесной влажности осуществляют в соответствии с порядком, приведенным в примере 1. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Пример 3. Были определены значения равновесной влажности чумной живой сухой вакцины при экспонировании ее в атмосфере с относительной влажностью воздуха 20, 40, 60 и 80%. Определения проводили при атмосферном давлении и температуре воздуха 24°С. Остаточная влажность вакцины до определения составляла 8%.

Определение равновесной влажности осуществляют в соответствии с порядком, приведенным в примере 1. Полученные результаты представлены в таблице 4.

Представленные в таблицах 2-4 данные свидетельствуют о том, что существует зависимость между значением равновесной влажности и исходной остаточной влажностью чумной живой сухой вакцины. Чем больше остаточная влажность вакцины, тем ниже значение ее равновесной влажности. Остаточная влажность вакцины (в рассматриваемом диапазоне) не влияла на время достижения равновесной влажности в вакцине.

В целом, из полученных данных можно заключить, что заявляемый способ может применяться на практике.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано при оптимизации процессов, связанных с производством живых сухих вакцин, содержащих остаточную влажность. Определение равновесной влажности проводят в течение 10-12 часов при заданной относительной влажности воздуха путем оценки количества влаги, адсорбировавшейся в вакцине, содержащей остаточную влажность, которая равномерно с помощью сита с размером ячеек 250 мкм и фарфоровых шаров диаметром от 3 до 7 мм, с высотой слоя 20 мм распределена монослоем на дне чашки Петри после установления равновесия, определяемого по прекращению увеличения массы вакцины в чашке. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых результатов исследований. 4 табл.

Способ определения равновесной влажности живой сухой вакцины, содержащей остаточную влажность, заключающийся в адсорбции влаги в атмосфере с заданной относительной влажностью воздуха, определении гравиметрическим методом через определенные промежутки времени прироста массы навески до ее постоянного значения, отличающийся тем, что вакцину с исходной остаточной влажностью, предварительно не подсушенную до постоянной массы, не изменившую своих структурных и фракционно-дисперсных свойств, с помощью сита с размером ячеек 250 мкм, содержащего фарфоровые шары диаметром от 3 до 7 мм с высотой слоя 20 мм, наносят монослоем на дно чашки Петри, что обеспечивает достижение равновесной влажности в вакцине в течение 10-12 часов.