Цели. Химико-технологические системы в силу сложности своего поведения во многих случаях характеризуются полистационарностью, то есть наличием множественных стационарных режимов работы при одном и том же наборе рабочих параметров. Данные стационарные состояния отличаются конверсией, селективностью, составами продуктовых потоков и устойчивостью. В связи с этим, актуальной задачей является выявление всех возможных стационарных состояний химико-технологических систем для того, чтобы в дальнейшем была возможность выбора состояния с наилучшими технологическими показателями. Цель работы — поиск всех возможных стационарных состояний проточного реактора идеального смешения на примере реакции димеризации и анализ влияния различных параметров на технологические показатели реактора для найденных состояний.

Методы. Работа выполнялась методом математического моделирования с использованием материальных балансов по веществам и энергетического баланса реактора. Количество стационарных состояний оценивалось по числу точек пересечения функции невязки энергетического баланса с осью Оx. Нелинейные алгебраические уравнения материального баланса реактора решались методом Ньютона в среде Microsoft Excel. Начальное приближение по производительности выбиралось в диапазоне от нуля до количества реагента 100 кмоль/ч в питании реактора.

Результаты. В ходе работы установлено, что в зависимости от объема реактора, температуры и состава входящего потока и расхода теплоносителя в проточном реакторе идеального смешения может реализовываться до трех стационарных состояний, которые отличаются производительностью реактора и температурой в нем. Результаты настоящей работы согласуются с литературными данными, полученными ранее для случаев необратимых реакций, протекающих в адиабатическом режиме. Кроме этого, проведен анализ устойчивости стационарных состояний при малых изменениях параметров, который показал, что характеристические корни в стационарных состояниях действительны, следовательно, колебания при работе реактора не реализуются, и в окрестности устойчивого состояния характер изменения параметров асимптотический.

Выводы. Разработана методика, которая позволяет выявить все возможные стационарные состояния проточного реактора идеального смешения с внешним теплообменом. Методику, примененную в данной работе, можно использовать для анализа стационарных состояний рециркуляционных химико-технологических систем, включающих реактор идеального смешения и блок разделения.

Цели. Интерес к применению явления кавитации для обработки углеводородных смесей, в частности нефти и нефтепродуктов, и отсутствие в литературе системного подхода к проведению подобных исследований открывает необходимость более глубокого изучения влияния этого физического воздействия на характеристики и детальный углеводородный состав нефтяного сырья. В связи с этим, цель данной работы заключается в изучении влияния условий, при которых возникает кавитация, на изменение физико-химических свойств и углеводородного состава нефти и нефтепродуктов.

Методы. В качестве объектов исследования были взяты два образца нефти и четыре прямогонные фракции — бензиновая, керосиновая, дизельная и мазут, обладающие различными характеристиками и углеводородным составом. Кавитационную обработку проводили в гидродинамическом режиме на аппарате Донор-2 в диапазоне перепадов давления от 20 до 50 МПа. Количество циклов обработки составляло от 1 до 20. Плотность определяли пикнометрическим методом, показатель преломления — на рефрактометре типа Аббе, а фракционный состав или выход фракций — перегонкой при атмосферном или пониженном давлении соответственно для светлых или темных нефтепродуктов. Углеводородный состав бензиновой фракции определяли хромато-масс-спектрометрическим методом.

Результаты. В работе показано изменение плотности и фракционного состава объектов исследования после их обработки при различных условиях. Уделено особое внимание углеводородному составу бензиновой фракции: показано увеличение содержания в ней нормальных алканов за счет увеличения количества структур, обладающих меньшей длиной углеродной цепи, по сравнению с компонентами сырья, не подвергнутого кавитационному воздействию.

Выводы. Представлены результаты исследования влияния кавитационной обработки нефти и ее отдельных фракций на изменение физико-химических характеристик объектов исследования. Установлено, что характер изменений зависит от условий обработки и исходных характеристик образца. Высказано предположение о том, что в результате кавитационного воздействия могут протекать процессы крекинга и уплотнения. Возможность протекания реакций крекинга подтверждена результатами хроматографии и определения группового углеводородного состава образцов.

Цели. Целью данного исследования была разработка стабильной лиофилизированной формы моноклонального антитела экулизумаб, характеризация полученного материала и оценка его стабильности для аттестации в качестве стандартного образца. Для достижения поставленных целей требовались разработка соответствующего состава плацебо, определение оптимальных условий лиофилизации и проведение исследования стабильности.

Методы. В ходе разработки состава плацебо и условий лиофилизации экулизумаба были протестированы различные буферные системы и криопротекторы. Содержание остаточной воды в лиофилизированных образцах определяли методом титрования по Карлу Фишеру. Пептидное картирование проводили методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) после ферментативного гидролиза трипсином. Структурные, физико-химические и биологические свойства анализировали с использованием широкого ряда аналитических методов, включая обращенно-фазовую ВЭЖХ, жидкостную хромато-масс-спектрометрию, капиллярный гель-электрофорез, эксклюзионную ВЭЖХ и иммуноферментный анализ.

Результаты. Для лиофилизации экулизумаба был выбран буферный раствор следующего состава: 20 мМ фосфат натрия, 4% трегалозы, 0.2% полисорбата 80, pH 7.0. Полученные результаты продемонстрировали высокую степень сходства между кандидатом на стандартный образец и референсным образцом экулизумаба. Исследования стабильности при хранении при 2–8°C показали стабильность материала в течение одного года с контрольными точками через 3, 6, 9 и 12 месяцев.

Выводы. Подтверждено отсутствие влияния процесса лиофилизации на первичную и пространственную структуру, посттрансляционные модификации, содержание родственных примесей, состав изоформ и специфическую активность. Кроме того, исследования стабильности показали отсутствие значимых изменений качества белка при хранении при 2–8°C в течение по меньшей мере 12 месяцев, что соответствует всему доступному объему данных на момент подготовки рукописи. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанный лиофилизированный материал является перспективным кандидатом на роль международного стандартного образца, однако его официальная аттестация потребует проведения дополнительных межлабораторных исследований и получения данных по долгосрочной стабильности.

Цели. В настоящее время гидролизаты соевых белков находят широкое применение в пищевой промышленности, медицине, рыбоводстве, птицеводстве и животноводстве. Наиболее эффективным способом их получения является ферментативный гидролиз. Однако даже при оптимальных параметрах протеолиза не всегда возможно достичь требуемой степени гидролиза, поэтому для более интенсивного расщепления соевых белков используют различные технологические подходы: внесение нескольких ферментных препаратов и предварительную обработку белкового субстрата. β-Конглицинин — один из основных белков сои — представляет собой гликопротеин, углеводная часть которого состоит преимущественно из маннозных остатков. Предполагаем, что дегликозилирование β-конглицинина ферментным препаратом с маннаназной активностью в качестве предварительной обработки соевого субстрата приведет к изменению структуры его белковой части за счет разрушения углеводного компонента и позволит повысить доступность пептидных связей к действию протеолитических ферментов. Таким образом, целью работы является изучение влияния ферментативного дегликозилирования на эффективность гидролиза соевых белков.

Методы. Дегликозилирование β-конглицинина, гидролиз полисахаридов и липидов проводили ферментным препаратом «Комплекс-концентрат» (ООО «Фермент», Республика Беларусь). Гидролиз белков осуществляли ферментным препаратом «Протозим С330» (ООО «Фермент», Республика Беларусь). Образование редуцирующих сахаров подтверждали методом Миллера. Степень гидролиза белков определяли pH-статическим методом. Молекулярно-массовое распределение пептидных фракций анализировали методом жидкостной гель-хроматографии низкого давления на колонке с гелем Sephadex^® G-50 Medium. Компьютерную обработку профиля элюирования пептидных фракций выполняли в программе OriginPro 8.5.1 с помощью функции Гаусса.

Результаты. Установлено, что обработка соевой муки ферментным препаратом «Комплекс-концентрат» (фермент-субстратное соотношение 1 : 40, гидромодуль 1 : 10) способствует расщеплению как свободных олиго- и полисахаридов, так и углеводного компонента β-конглицинина. Протеолиз ферментным препаратом «Протозим С330» (фермент-субстратное соотношение 1 : 20, рН 7.5, 50°C, 3.5 ч) после 20-часового дегликозилирования приводит к получению продукта со степенью гидролиза 56.3%. При этом содержание низкомолекулярных пептидов в соевом гидролизате составляет 83.9%. Показано, что протеолиз без ферментативного разрушения углеводной части β-конглицинина характеризуется степенью гидролиза 9.2%.

Выводы. Применение ферментативного дегликозилирования β-конглицинина в качестве предварительной обработки позволяет существенно повысить степень гидролиза соевых белков.

Цели. Разработать технологию хроматографической очистки для препаратов на основе модифицированных однодоменных антител, специфичных к вирусу SARS-CoV-2. Подобрать оптимальные параметры процесса очистки и масштабировать данную технологию на производстве.

Методы. Исследование проводилось на культуре клеток яичников китайского хомячка CHO GAMP2C5  клон 78, СНО B5 клон 4, СНО B10 клон 4, продуцирующих модифицированные однодоменные антитела GAMP2C5, GAMB5, GAMB10 соответственно. Хроматографическая очистка проводилась с применением хроматографов AKTA Pure 25 и AKTA Pilot 600s. Контроль качества полученных препаратов был осуществлен при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии, капиллярного гель-электрофореза, динамического рассеяния света, иммуноферментного анализа, полимеразной цепной реакции.

Результаты. Мультимодальная хроматография с применением сорбента Ca⁺⁺Pure-HA (TOSOH, Япония) на основе керамического гидроксиапатита 1 типа позволяет эффективно избавляться от агрегированных форм антитела. Препараты, полученные после хроматографии с применением сорбента Ca⁺⁺Pure-HA на основе керамического гидроксиапатита 1, имеют чистоту более 97%. Разработанная технология очистки была масштабирована до очистки объемом 200 л культуральной жидкости после культивирования в биореакторе STR 200.

Выводы. Разработана технология очистки модифицированных однодоменных антител с применением мультимодального сорбента Ca⁺⁺Pure-HA на основе керамического гидроксиапатита 1 типа, позволяющая эффективно избавляться от низкомолекулярных примесей и агрегированных форм антитела. Полученные с помощью разработанной технологии антитела характеризуются высокой степенью чистоты, отсутствием различных примесей (остаточного белка штамма продуцента, остаточного белка А и остаточного ДНК штамма продуцента), а также обладают гидродинамическим радиусом молекул, соответствующим теоретическому значению мономерной форм антител.

Цели. Изучить влияние рецептурно-технологических параметров полимерных биокомпозиционных материалов на основе полилактида (ПЛА), наполненного термопластичным компаундом A-Len^® (Alen), на структурные, теплофизические и деформационно-прочностные свойства, а также определить механизм деструкции под действием ультрафиолетового излучения.

Методы. В работе исследовали пленки на основе ПЛА и Alen, а также полимерные композиции на основе ПЛА и Alen (ПЛА/Alen), которые получали на плоскощелевом экструдере фирмы «МашПласт» (Россия). Для вышеуказанных объектов определяли структурно-морфологические свойства на сканирующем электронном микроскопе JCM-6000 PLUS (JEOL, Акисима, Токио, Япония), теплофизические свойства на калориметре DSC 204 F1 (NETZSCH, Германия). Химический состав, а также определение механизма деструкции осуществляли методом инфракрасной спектроскопии на приборе ФСМ-1201 (Россия) с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Деформационно-прочностные свойства исследовали на разрывной машине Z010 ZwickRoell (Германия). Воздействие ультрафиолетового излучения определяли с помощью ультрафиолетовой камеры.

Результаты. Показано, что Alen в смесях с ПЛА влияет на образование гетерогенной структуры вследствие наличия в его составе полиэтилена (ПЭ). Этим опосредовано снижение модуля упругости на 34% (1050 МПа) в сравнении с исходной величиной ПЛА — 1600 МПа. При этом для фазы ПЛА в полимерных композициях осуществляется перекристаллизация с более плотным упорядочиванием надмолекулярной структуры, а для фазы ПЭ происходит снижение сегментальной подвижности макромолекул и затруднение процесса кристаллизации вследствие их разной полярности с формированием границы раздела фаз между исследуемыми компонентами.

Выводы. Механизм фотодеструкции полимерных композиций ПЛА/Alen осуществляется за счет наличия в составе термопластичного компаунда прооксидантной добавки, инициирующей процесс окисления, после чего происходит разрушение низкомолекулярной фракции ПЭ с последующей ее фрагментацией. Наряду с этим, фотодеструкция матрицы ПЛА протекает по механизму Норриша II, заключающемся в окислении полимерных цепей по радикальному типу с образованием С=С-связи. Таким образом, разработанные биокомпозиционные полимерные материалы являются перспективными для изготовления полимерных изделий из них, характеризуются оптимальными эксплуатационными свойствами и ускоренной кинетикой фотохимической деструкции.

Цели. Исследовать эффекты положительного и отрицательного температурных коэффициентов (ПТК и ОТК соответственно) саженаполненных электропроводных полимерных композиционных материалов на основе полиэтилена высокой плотности марки 277-73 и полипропилена марки 01050, где в качестве наполнителя использовали технический углерод специальной электропроводной марки Omcarb C-140 (УМ-76).

Методы. Для исследования электрических характеристик композиций были отпрессованы пластины с запрессованными на концах контактными электродами из обезжиренной латунной сeтки, моделирующие полимерные нагреватели. Электрическое сопротивление образцов оценивали с помощью омметра DT9208A (РЕСАНТА, Латвия). Испытания при повышенных температурах проводили в термошкафу СНОЛ 3.5 (НПФ ТермИКС, Россия) со скоростью нагревания ~3℃/мин. Степень кристалличности образцов при нагревании оценивали методом дифференциальной сканирующей калориметрии на приборе DSC 204F1 Phoenix (NETZSCH, Германия) со скоростью нагревания 3℃/мин.

Результаты. Показано, что механизмы ПТК и ОТК в смесевых полимерных композициях носят комплексный характер и не связаны только с тепловым расширением и плавлением полимера. Изменение электрического сопротивления саженаполненных полимерных композиций происходит из-за наличия дефектных кристаллических участков. На ранних стадиях начала плавления полимера токопроводящие каналы разрушаются за счет появления расширяющихся аморфных «микрокапель» его расплава. Для саженаполненной электропроводной смесевой композиции полиэтилена и полипропилена величина и характер изменения пика ПТК зависят от температуры начала плавления наиболее низкоплавкой фазы полиэтилена. При этом гетерогенность смесей кристаллизующихся полимеров с техническим углеродом повышает термическую устойчивость материала за счет расширения зоны ПТК в область плавления более высокоплавкой фазы полипропилена. Для электропроводных композиций двух полимеров с различной температурой плавления и технического углерода показано, что низкоплавкий полимер задает температуру «саморегулирования» и характер ПТК, в то время как высокоплавкий полимер смещает скачок электрической проводимости материала в область повышенных температур.

Выводы. Установлено, что энергии активации смесевых саженаполненных композиций полиэтилена с полипропиленом мало зависят от способов смешения и составляют 44 ± 3 кДж/моль. Полученные величины совпадают со значениями энергии активации процесса вязкого течения расплава. Установлено, что способ совмещения компонентов смесей саженаполненных композиций на основе кристаллизующихся полимеров мало влияет на эффект ПТК. Установлено, что использование саженаполненных полимерных композиций со смесевой матрицей полиэтилена и полипропилена позволяет регулировать интенсивность эффектов ПТК и ОТК.

Цели. Озонная коррозия вулканизатов моделируется как перколяционный фазовый переход, аналогичный по схеме развития континуальной перколяции на плоскости, в процессе которой разрастающиеся области новой фазы образуют единый «перекидывающийся» кластер. Процесс озонной коррозии представляется разделенным на две стадии. На первой стадии процесс озонопоглощения происходит на границах корродированных участков с окружающей поверхностью вулканизата, поэтому поглощение образцом озона вначале возрастает, затем уменьшается по мере смыкания участков увеличивающейся корродированной поверхности. При соприкосновении соседних участков поверхности, состоящих из продуктов озонолиза, под воздействием двумерного напряжения на поверхности начинают появляться коррозионные трещины. На второй стадии коррозионные трещины проникают в глубь материала из-за его напряженного состояния, сопровождаясь проникновением озона во внутренние области образца. Изменение в процессе озонолиза общей длины линии контакта областей продуктов озонолиза с поверхностью, еще не подвергнутой озонной коррозии, отражает общее озонопоглощение корродирующего образца. Целью данной работы является экспериментальное исследование и компьютерное моделирование процессов зарождения трещин в образцах технических вулканизатов, находящихся в плоском напряженном состоянии, вследствие воздействия озона.

Методы. Компьютерное моделирование временной зависимости общей длины контакта областей продуктов озонной коррозии и исходного вулканизата осуществлялось с помощью разработанной авторами программы на языке C++. Реальные эксперименты по регистрации кинетики озонопоглощения озона шинными вулканизатами проводились на установке ТОМ-1000. Образцы для исследований по методу ТОМ^[1] (техническая озоностойкость материалов) представляют собой тонкие диски, защемленные по контуру и подвергаемые одностороннему двумерному растяжению давлением сжатого воздуха. Со стороны противоположной плоскости образец подвергается воздействию потока озона. Установка дает возможность создания в образце относительной деформации до 100% увеличения площади поверхности.

Результаты. Компьютерное моделирование позволило, в сочетании с прямыми измерениями временной зависимости озонопоглощения, исследовать динамику процесса деструкции вулканизатов в среде озона. Предложен численный параметр озоностойкости вулканизатов — коэффициент озоностойкости, который практически линейно связан с временем до начала трещинообразования, однако более точен, т.к. не требует визуального наблюдения за процессом озонолиза.

Выводы. Результаты машинного моделирования находятся в хорошем согласии с результатами реальных экспериментов по регистрации кинетики озонопоглощения образцов шинных вулканизатов в процессе озонолиза, что свидетельствует в пользу правомерности модели двухстадийной коррозии вулканизатов в среде озона.