Питание космонавтов. Возможность применения технологии приготовления космической пищи для предотвращения продовольственного кризиса на Земле

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Красносадовская средняя общеобразовательная школа

Проектно-исследовательская работа

на тему

«Питание космонавтов. Возможность применения технологии приготовления космической пищи для предотвращения продовольственного кризиса на Земле»

Выполнила:

Халчевская Мария, ученица 10 класса

МБОУ Красносадовской СОШ

Руководитель:

Халчевская Виктория Николаевна,

учитель математики и физики

МБОУ Красносадовской СОШ

2014 год

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ        

I.        ПИТАНИЕ КОСМОНАВТОВ        

II.        ТРЕБОВАНИЯ К КОСМИЧЕСКОЙ ПИЩЕ        

III.        ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПИЩИ        

IV.        ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЫЧНОЙ ЖИЗНИ        

V.        ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫЙ КРИЗИС        

VI.        ПЛАНЫ НА БУДУЩЕЕ        

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ        

ПРИЛОЖЕНИЕ        

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня в космосе летает Международная космическая станция, на которой постоянно работают и живут шестеро космонавтов. Но спроси прохожего на улице, кто именно – вряд ли кто ответит. И уж если заходит разговор об обитателях орбиты, то многих ныне больше интересует не что они там делают, а чем питаются, как спят, умываются, стирают ли свою одежду, какие блага получают за свою работу…

В результате опроса, проведённого среди обучающихся нашей школы, оказалось, что больше всего ребят интересует вопрос о том, как и чем питаются космонавты. При этом, кроме того, что питание космонавтов как-то связано с тюбиками, им мало что известно. Именно поэтому я считаю, что выбранная мною тема является актуальной.

Целью моего исследования является изучение особенностей питания космонавтов и возможность использования технологий приготовления космической пищи для гражданского населения.

Объектом исследования является пища, используемая для питания космонавтов. Предмет исследования – технологии приготовления космической пищи и физические процессы, применяемые при её создании.

Гипотеза исследования заключается в том, к пище космонавтов предъявляются высокие требования, вследствие чего технологии приготовления такой пищи можно применять для решения глобальных проблем человечества.

Задачи исследования следующие:

1. Изучить историю космической еды, требования, предъявляемые к её производству и упаковке.
2. Изучить сущность некоторых физических процессов, используемых при создании космической пищи.
3. Изучить, где и как технологии приготовления космической пищи используются в обычной жизни.
4. Рассмотреть возможность применения технологий приготовления космической пищи для предотвращения продовольственного кризиса на Земле.
5. Познакомить с результатами исследований обучающихся МБОУ Красносадовской СОШ.

Для решения поставленных задач я использовала следующие методы:

1. Работа с различными источниками информации.
2. Сопоставление фактов и статистических данных.
3. Анкетирование.

1. ПИТАНИЕ КОСМОНАВТОВ

Чем питаться в холодном бездушном и безвоздушном космосе - этот вопрос встал перед учеными задолго до первого исторического полета. Не отправлять же космонавта в звездную глушь без пропитания, что называется, на произвол судьбы. Охота на космическую дичь в программу полетов не входила...

Поначалу считалось, что идеальной пищей на орбите были бы питательные таблетки, полностью усваивающиеся и при этом не отнимающие времени на еду. Таблетки так и не были созданы - их заменила портативная и совершенно готовая к употреблению пища.

Тогдашние исследования показали, что энергетическая ценность космического питания должна быть не менее 2800 ккал в сутки для женщин и 3200 ккал для мужчин. Оптимальный вариант расписания трапез - четыре раза с промежутками в четыре-пять часов.

При этом суточный рацион должен содержать около 100 граммов белка, 118 граммов жиров и 308 граммов углеводов. Дабы уберечь героев от авитаминоза, им "прописали" витаминный комплекс такого состава (в мг): С - 100, Р - 50, В1 - 2, В2 - 2, В6 - 2, РР - 15, пантотеновая кислота - 10, Е - 5.

В итоге гомогенизированные продукты решено было упаковывать не в тюбики, а в 165-граммовые тубы, объясняет директор ГНУ НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии Россельхозакадемии, главный конструктор космического питания Виктор Добровольский. А первым дегустатором был Гагарин. Он провел в космосе всего 108 мин. Но для него приготовили девять разных блюд: и борщ, и картошку с котлетой, и соки.

– Юрий Алексеевич должен был попробовать все продукты, – пояснил Добровольский.– Специалисты не знали тогда, как невесомость влияет на вкусовые рецепторы человека. Могло оказаться, что есть такую пищу космонавты просто не смогут. Кроме того, надо было понять, удобно ли в таких условиях питаться из туб. Юрий Алексеевич нас успокоил: Пищу в космосе есть не только можно, но и нужно!

По рекомендациям медиков консервные заводы изготовили научно обоснованный космический обед из трёх блюд, каждое из которых было запечатано в тубу и могло быть высосано-проглочено прямо из неё.

Первым этот обед съел Герман Титов в августе 1961 года: стакан супа-пюре овощного, на второе - паштет печёночный (заменяемый при следующем приёме пищи паштетом мясным); на третье - стакан черносмородинового сока. За двадцать пять часов полёта он трижды обедал, но после приземления жаловался на головокружение от голода.

Первые образцы космической еды были не очень удобны. Еда поставлялась в неудобной упаковке, высушенные продукты с трудом разводились и нагревались, а ловить в тесной кабине космического аппарата тюбики, крышки и полиэтилен было совсем неудобно.

Первая программа по разработке продуктов питания для космонавтов, которую возглавлял Институт медико-биологических проблем РАН, была принята в 1963 году. Считалось, что продукты, употребляемые в космосе, должны отличаться от земных не только высокой биологической и энергетической ценностью, но и формой и консистенцией.

Разработчики систем жизнеобеспечения настаивали на том, чтобы еда для космонавтов максимально всасывалась и перевариваясь, оставляла минимум шлаков (поскольку в условиях корабля отходы жизнедеятельности элементарно некуда девать).

Чтобы восстановить работоспособность космонавтов, в меню внесли изменения. В рационе появились говяжий заливной язык, пирожки с килькой, украинский борщ, антрекоты, пожарские котлеты и куриное филе. Для рациона космонавтов не использовались продукты серийного производства - только специально разработанные и выпущенные в спецупаковках.

Первая совместная космическая трапеза прошла в 1975 году в рамках совместного полета аппаратов Союз и Аполлон. К этому времени космическая еда стала более совершенной. Советские космонавты подготовили для американских коллег угощение – говяжий язык, рижский хлеб и знаменитый борщ с надписью «водка» на тюбике.

Во времена СССР на "Союзы", поставляли спиртовую настойку элеутерококка и даже тубы с коньяком для торжественных случаев. Однако в 80-х было решено, что даже в малых дозах алкоголь может негативно повлиять на работоспособность космонавтов, и из рациона его исключили.

Тюбики с космической едой создавали с дизайном, при том, что их могли просто оставлять неокрашенными. В советское время образцы питания космонавтов можно было увидеть на ВДНХ в павильоне "Космос".

Расцвет индустрии орбитального питания пришёлся на начало 80-х: тогда ассортимент включал более 200 наименований продуктов. Впоследствии, в годы развала, созданная Советским Союзом гигантская космическая кухня (в состав которой входил десятки институтов, предприятий и сырьевых баз) практически остановилась.

Современному меню космонавтов можно лишь позавидовать: свинина в кисло-сладком соусе, перепела, судак по-польски, осетрина, щи и борщ, котлетка с картофельным пюре, медовые коврижки, различные творожные, фруктовые десерты и еще много другой вкуснятины. И, несмотря на то, что все эти блюда упакованы в специальные банки, они не теряют своих вкусовых качеств!

Правда, на первый взгляд некоторые продукты напоминают небезызвестный доширак. Маленький вакуумный пакетик весом не более 50г, а внутри какая-то кашица. Однако если обрезать один конец упаковки, закачать туда в 50г горячей воды, размять пакет и подождать 5мин., в пакете окажется аппетитный гуляш с гречкой. Или еще какая-нибудь вкуснятина. Например, многие космонавты очень любят сублимированный творог. А женщины-космонавты еще не прочь и побаловать себя любимых пирожками со сладкими начинками.

Из хлебобулочных изделий на станции едят черный и белый хлеб в крошечных буханках, чтобы сразу помещалась в рот, а также лаваш. Он удобен тем, что не крошится и не так быстро черствеет, как хлеб.

Питание для космонавтов готовят на Бирюлевском экспериментальном заводе, расположенном в Измайлове Ленинского района Московской области. Здесь, в цехе космического питания, готовили когда-то еду для Ю.А. Гагарина, готовят и для нынешних космонавтов.

Московский завод плавленых сыров "Карат", например, не так давно поставлял легендарные сырки "Орбита" и "Дружба" для питания космонавтов (эти сырки до сих пор широко используются).

В последнее время новые блюда для космического питания активно разрабатывает Казахстанский институт питания. Это творог "Батыр", овощи "Жулдуз", борщ "Достык".

Сначала еду готовят на плите — варят, парят, тушат... Потом, в зависимости от метода переработки, продукцию переправляют в соответствующие цеха. В отделении сублимационной сушки мастера в стерильных халатах и масках заливают в лотки готовые супы слоем не больше 2 см. Так же разливают в лотки жидкий творог. Из 50 кг обычного творога получается 12 кг «космического». А вот буханка «орбитального хлеба» весит всего-навсего 30-45 г!

Суточный рацион космонавта включает в себя завтрак, обед, ужин и свободный прием пищи (что-нибудь из лакомств – конфеты, сухофрукты, козинаки). Брикеты укладывают в специальный контейнер с расчетом, чтобы одному космонавту хватило на четверо суток. Причем ни одно блюдо за этот период не повторяется. Завод разработал 8-дневный рацион питания. В ближайшие годы специалисты обещают создать 16-дневный!

При этом учитываются вкусовые пристрастия каждого космонавта. При разработке нового рациона на дегустацию приглашают тех, кто собирается на орбиту. Они оценивают каждый продукт по девятибалльной шкале. И в зависимости от результатов составляется рацион.

Правда, угадать, чего тебе захочется в первый раз на орбите, сложно. У многих в полете вкусовые пристрастия меняются. На Земле любимое блюдо – котлеты, а на орбите – рассольник. Тогда космонавты делятся друг с другом своими рационами: ты мне, я – тебе…

На орбите применяются две системами разогрева пищи — наша и американская. В американской системе еда разогревается в пластиковых пакетах горячей водой. В нашей — консервные банки устанавливаются в специальные ячейки в стенках печки. Но едят все вместе.

Ещё едят в космосе свежие фрукты и овощи. При этом сохраняются предпочтения национальной кухни: если американские астронавты, как правило, заказывают себе цитрусовые - грейпфруты, апельсины и лимоны, то россияне предпочитают яблоки, лук, помидоры, чеснок.

Но основной проблемой остается отсутствие свежих продуктов. Несмотря на использования холодильных установок, яблоки и апельсины могут оставаться свежими не более 48 часов. Вновь появляются коробки, банки тюбики и горячая вода, чтобы их развести - до следующего прилета транспортного корабля.

«Сервировка» обеденного стола на орбите тоже необычная. Для специальной еды на борту МКС используются специальные столовые приборы, которые несколько отличаются от земных. Чтобы удобнее было есть из глубоких пакетов, у ложек на станции удлинённый черенок с прикреплённой к нему полоской специальной ткани-«липучки» — велькро — это для дополнительной фиксации, чтобы зацепить прибор за стол, не то улетит!

«Обеденный стол» оснащён невиданным на Земле (впрочем, и не нужным нам здесь) специальным устройством — крошкоулавливателем, который не даёт крошкам со стола разлететься из-за невесомости по всей станции и ни в коем случае не попасть в дыхательные пути космонавтов. Ещё на столе есть особые ячейки для фиксации упаковок с питанием — 6 ячеек, по одной на каждого члена экипажа.

Экипажи ещё на Земле учатся разогревать консервные банки с питанием в специально сконструированных для этого подогревателях, заправлять пакеты с сублимированными продуктами через особые переходники от системы СРВ-К2М.

При заправке пакетов с сублиматом космонавту нужно быть внимательным: если пакет не удержать, он может слететь с заправочного штуцера из-за давления, создаваемого системой, и обжечь руки космонавта; если неплотно закрыть кран, то попавшая на приборы и устройства вода может доставить немало неприятностей экипажу.

Температура воды для восстановления продуктов, приготовления чая и кофе разная: +85˚С или от +25˚ С до +42˚ С — смотря что у космонавта в меню. Горячую воду используют в основном для приготовления напитков, первых и вторых блюд, тёплую — для салатов и закусок.

Чтобы пообедать, космонавт надрезает пакет по цветной линии, аккуратно наполняет требуемой порцией воды и встряхивает. Не важно, что в пакете — овощной суп-пюре, макароны с грибами или сок, — процесс «готовки» одинаков. Если всё сделать правильно, пакет можно безбоязненно переворачивать: двухслойная упаковка и специальный клапан заблокируют содержимое и не дадут ему вылиться.

Может быть, упаковки и банки с едой несколько непривычны, и нужно специально учиться использовать их в невесомости, зато космонавтам точно не нужно мыть посуду — после приёма пищи «тарелки» и «чашки» просто выбрасываются.

После еды нужно обеспечить хранение пищевых и бытовых отходов. Они не должны разлагаться в замкнутом объёме станции. Для этого на МКС есть герметичные контейнеры бытовых отходов, которые, по мере их заполнения, загружаются в грузовой корабль, сгорающий после расстыковки со станцией в верхних слоях атмосферы.

И в заключение главы вот некоторые цифры. На орбиту за 50 лет освоения космоса переправлено более 80т продуктов. Составлено около 50 тысяч рационов питания. В среднем обед одного космонавта на орбите стоит 18 тысяч рублей. Это только стоимость изготовления продуктов, без расходов по доставке. Каждый же килограмм полезного груза стоит на орбите от 10 до 20 тысяч долларов.

2. ТРЕБОВАНИЯ К КОСМИЧЕСКОЙ ПИЩЕ

        Условия жизнедеятельности на борту космического объекта (состояние невесомости, эмоциональное и психическое напряжение, ограниченный объём кабины корабля) требуют особого подхода к рационам питания космонавтов.

Обязательными требованиями космического питания являются:

- сбалансированность рациона по основным незаменимым факторам в соответствии с теорией рационального питания;

- высокая энергетическая ценность при минимальных массе и объёме;

- стойкость к различного рода климатическим и механическим воздействиям;

- сохранение доброкачественности в течение длительных сроков.

К особенностям организации питания следует отнести:

- повышенные требования к прочности тары и упаковки продуктов

вследствие перегрузок;

- невозможность применения традиционной посуды (тарелки, чашки,

стаканов) из-за условий невесомости;

- ограничение содержания в продуктах жидкой фазы (однако, продукты

не должны быть только сухими, брикетированными или и виде таблеток; по

свойствам они должны максимально приближаться к продуктам, потребляемым в земных условиях);

- повышенные требования к продуктам, которые крошатся и являются

опасными для здоровья космонавтов (например, попадание крошек в горло в

условиях невесомости, загрязнение кабины и др.);

- длительность сроков хранения, полноценность продуктов по составу,

ограничение по массе и объему, отсутствие несъедобной части.

Перечисленные факторы рациона являются основными при подборе

продуктов для космонавтов.

Таким образом, с точки зрения технологов и конструкторов, самое сложное в создании космической еды – сделать так, чтобы она не занимала много места, долго не портилась при хранении, была питательной и вкусной.

3. ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПИЩИ

С первыми полетами было проще: командировки на орбиту были недолгими. От специалистов требовалось только обеспечить космонавта нужными калориями. Поэтому рацион состоял из гомогенизированных первых и вторых блюд, запакованных в те самые тубы. Но когда продолжительность полетов увеличивалась, пришлось придумывать специальные консервы и пюре в стерильных упаковках. Но и те вскоре приелись – на орбите все-таки работают взрослые люди, а не младенцы.

Специалисты поняли: чтобы угодить покорителям космоса, нужно дать им почти домашнюю пищу. И на смену тубам в 70-х годах ХХ века пришли сублимированные продукты.

За годы освоения космического пространства рацион питания космонавтов значительно изменился, и  включают в себя пищевые концентраты - продукты сублимационной сушки (свинина и говядина брикетированные, клубника, картофельные оладьи), приготовленные термообработкой в упаковке (говядина в соусе, сосиски, индейка, бифштекс, ломтики ветчины, говядина рубленная в соусе), стерилизованные облучением (ветчина, бифштекс натуральный, индейка в соусе), упакованные в мягкие герметичные пакеты (сыр, земляные орехи в масле, шоколадное пирожное с орехами, какао-порошок).

Рассмотрим, какие физические процессы лежат в основе некоторых технологий, применяемых при приготовлении космической пищи.

1) Гомогениза́ция (от греч. ὁμογενής - однородный) — создание устойчивой во времени однородной (гомогенной) структуры в двух- или многофазной системе путём ликвидации концентрационных микронеоднородностей, образующихся при смешивании взаимно-нерастворимых веществ.

Гомогенизацией называется процесс измельчения жидких и пюреобразных пищевых продуктов за счет пропускания под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели. В результате воздействия на продукт различных гидродинамических факторов происходит дробление твердых частиц продуктов и их интенсивная механическая обработка. Гомогенизация не только изменяет дисперсность белковых компонентов продукта, но и влияет на физико-химические свойства продукта (плотность, вязкость и др.).

Этапы гомогенизации:

• перемешивание быстро вращающимся ротором диспергатора.
• прокачивание под давлением до 5-400 атмосфер через отверстие головки гомогенизатора, возникающие при этом гидродинамические силы дробят шарики жира на более мелкие.

Физические методы:

• механическое перемешивание с высокими значениями градиента сдвига;
• кавитация, возбуждаемая в среде при помощи высокоскоростного механического перемешивания или ультразвука.

Два основных метода (на сегодняшний день) обработки продуктов при приготовлении космической еды — термическая стерилизация и сублимация. При стерилизации закатанные в консервные банки готовые блюда обрабатываются в автоклаве, нагретой до 1200°С водой несколько десятков минут (зависит от блюда). Таким способом можно обрабатывать, например, большинство мясных и овощных продуктов. Однако некоторые блюда, например молочные, при термообработке изменяют свой вкус. Для них используется сублимация.

2. Сублимация

Процесс сублимационной сушки по своей природе представляет собой обезвоживание замороженного материала в результате перехода вещества (льда) из твердого в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Термин «сублимационная сушка» наиболее часто применяется в отечественной литературе и практике, однако, он не единственный. Этот процесс также определяют как «молекулярная сушка», исходя из характера движения пара в порах продукта и в сушильной камере. В медицине и биотехнологии его называют «лиофильная сушка», поскольку в итоге получаются лиофильные, т. е. легкорастворимые вещества. В зарубежной пищевой промышленности часто употребляют термин freeze-drying (англ).

Физические основы процесса сублимационной сушки наглядно иллюстрируются диаграммой равновесия фаз для воды в координатах давление пара – температура, рис 1. На диаграмме состояния в месте пересечения пограничных кривых расположена тройная точка, в которой вода может существовать одновременно во всех трех фазах: лед – вода – пар. Если подводить теплоту к замороженному материалу при давлении ниже давления тройной точки воды (4,58 мм.рт.ст. или 611,73 Па), будет иметь место процесс сублимации (возгонки), вдоль линии а - б на рисунке.

Вакуумная сушка происходит в герметически закрытом аппарате, и передача тепла конвекцией невелика. Поэтому, чтобы поддерживать значительную интенсивность сушки в вакууме, тепло, необходимое для испарения жидкости, подводится к сушимому материалу путем теплопроводности от нагретой поверхности (контактная сушка) или радиацией от нагретых экранов (сушка инфракрасными лучами). Таким образом, вакуумная сушка по способу подвода тепла к материалу является контактной сушкой или сушкой инфракрасными лучами в условиях вакуума.

Замораживание обеспечивает фиксацию важнейших свойств продукта, а последующая сублимация льда создает пористую структуру. При этом сублимационное обезвоживание предполагает мягкие режимы термообработки в вакууме и позволяют получить конечную влажность на уровне нескольких процентов. В итоге качество сублимированных продуктов очень высокое, они легко регидратируются перед дальнейшим применением.

Консервирование сублимационной сушкой в пищевой промышленности имеет ряд особенностей. Как правило, оборудование работает круглосуточно. Используются достаточно крупные установки производительностью 100 – 500 кг удалённой влаги за цикл сушки. В основном энергоподвод к объекту сушки радиационный. Пищевые продукты сушат в противнях из нержавеющей стали или алюминия площадью обычно 0,2 – 0,6 м2 каждый.

В фармацевтике используют установки производительностью 30 – 100 кг удалённой влаги за цикл высушивания. Все установки имеют кондуктивный энергоподвод от греющих полок. Объекты обезвоживания замораживают и сушат в стеклянных емкостях – в основном, флаконах и ампулах, а также чашках Петри. При этом флаконы или ампулы размещают либо непосредственно на греющей полке, либо в кассетах, которые также ставятся на нагреватель. В каждой кассете порядка сотни флаконов (ампул). Температура нагревателей задаётся более низкая, чем при радиационном (порядка 35-50) °С, и выдерживается на определенном уровне в рамках каждого цикла.

Метод сублимации, открывающий начало новой эры в пищевой индустрии, был разработан российским инженером Лапа-Старжинецким более 100 лет назад, в 1904 году. В 1921 году он запатентовал способ сушки продуктов при давлениях, лежащих ниже 4,58 мм ртутного столба. Физики знают, что в таких условиях возможны лишь два состояния воды — твердое (лед) и газообразное (пар), поэтому лед непосредственно переходит в пар, минуя жидкую фазу. Такой переход называется сублимацией (от лат. subilimo — возношу; син. - возгонка). Отсюда и общепринятое название процесса — сублимационная сушка.

IV.        ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЫЧНОЙ ЖИЗНИ

        На сегодняшний день можно отметить, что далёкие космические цели начинают оправдывать огромные средства, вложенные в них, возвращаясь на Землю уникальными технологиями массового производства. Вот лишь несколько примеров.

Применение гомогенизации

        В пищевой промышленности — при производстве значительного количества пищевых продуктов. Примеры: создание устойчивого молока «длительного хранения»; в производстве сливочного масла и маргарина — для равномерного распределения водной фазы («крестьянское масло») и других компонентов в жировой среде; в производстве майонезов и дрессингов на жировой основе − для равномерного распределения жировой фазы в водной среде; в производстве пюре и паштетов, особенно в детском питании; в производстве соков.

        У космонавтов же в тубах на сегодняшний день можно увидеть лишь различные соусы, приправы, мёд.

Технологии вакуумной сушки термолабильных материалов получают все более широкое практическое применение в отраслях пищевой промышленности, фарминдустрии, прикладной биотехнологии.

В ряде случаев, например, при производстве сухих легкорастворимых антибиотиков, бактерийных и вирусных препаратов, заквасок и ферментов, кисломолочных продуктов, БАДов и т.п., сублимационная сушка пока не имеет альтернативы.

Способом сублимационной сушки отлично консервируются фрукты, овощи, молочные изделия, мясо, рыба, супы и каши, грибы, приправы. Сублимированные продукты имеют широчайшие возможности для использования, как в качестве готовых продуктов быстрого приготовления, так и в качестве полуфабрикатов для дальнейшей промышленной переработки (кондитерская, пищеконцетратная, мясомолочная, парфюмерная и другие отрасли).

Крупные заводы по производству сублимированных продуктов имеются в США, Бразилии, Германии, Франции, Италии, Китае, при этом ассортимент готовой продукции насчитывает десятки наименований. В последнее десятилетие также производства созданы в нашей стране.

 Технология сублимационной сушки имеет ряд преимуществ:

• Максимальная степень сохранности (до 90 %) основных витаминов, белковых комплексов, вкуса, цвета, запаха, формы и размеров;
• Малый удельный вес (порядка 1/5 – 1/10 веса свежих продуктов) и, как следствие, сокращение удельных транспортных расходов;
• Возможность хранения в нерегулируемых температурных условиях;
• Длительные сроки хранения в соответствующей упаковке (растительные продукты – до 3лет, молочные и мясные продукты – до 2 лет);
• Неподверженность радиационным облучениям, что обусловлено очень малым содержанием воды;
• Новые положительные технологические свойства (возможность восстановления молоком, приготовления комбинированных напитков с добавлением маточного молочка, женьшеня и др. биологически активных веществ);
• Организация полноценного питания групп населения, работающего в труднодоступных условиях (геологи, альпинисты, армейские спецконтингенты, флот, космонавты);
• Создание полноценных продуктов детского питания, продуктов для питания больных на основе высококачественных фруктовых порошков и др. продуктов вакуумной (холодной) сушки;
• Высококачественное консервирование биологически активных веществ (ферментов, заквасок) и готовых лекарственных форм;
• Создание запасов продуктов для регионов, подверженных радиационному заражению.

Звёздные войны с дисбактериозом

Как известно, о космонавтах заботятся ученые – Институт медико-биологических проблем (ИМБП), занимающийся обеспечением космических полетов. В частности, микробиологи бились над решением задачи: как победить дисбактериоз – недостаток полезных бактерий в микрофлоре кишечника, возникающий вследствие экстремальных условий (стресса, перегрузок и биоизоляции), в которых оказываются люди на борту космического корабля. Эта бактериальная неустойчивость незамедлительно отражается на иммунной системе. Ученые ИМБП разработали биокультуру, нормализующую микрофлору кишечника. Изначально она изготавливалась в виде таблеток. Позже началось производство этой биокультуры в виде специальных космических йогуртов.

Когда эти разработки доказали свою эффективность в условиях космических полетов, микробиологи пришли к мысли о создании аналогичного продукта, доступного широким слоям населения. Была разработана технология, позволяющая организовать массовое производство «космического» йогурта на любом предприятии молочной промышленности. 1 литр такого йогурта по количеству живых бифидобактерий способен заменить 100 литров обычного биокефира или биойогурта.

Каша уходит в небо

Параллельно с проникновением космических технологий в жизнь землян обычные, «приземленные» продукты улетают в космос. Например, недавно в рацион питания космонавтов были включены овсяные каши моментального приготовления «Быстров» – с персиком и яблоком (именно эти два вкуса более других пришлись космонавтам по душе). Разумеется, в число «членов экипажа» «Быстров» попал не сразу. Подготовка к полету заняла почти полгода – технологии производства овсянки были усовершенствованы, от многих поставщиков ингредиентов пришлось отказаться и найти новых, гарантирующих высокое качество этой продукции. В конце концов, качество обновленной каши было оценено специалистами как соответствующее международным стандартам «звездной» еды, и их немедленно отправили на околоземную орбиту. Теперь все быстровские каши, не только для космонавтов, отвечают космическим стандартам.

Производство лекарств

Производство детского питания

Производство диетического питания 

Их называют энергетическими или диетическими батончиками. Пищей космонавтов. Началась эта история именно в космической индустрии ещё в 60-х годах прошлого столетия. Почему космонавтам не дать просто шоколад? Потому что в нём гигантское количество калорий из сахара и жира.

Энергетические батончики или "бары",- это источники энергии из сложных углеводов. В них так же есть клетчатка – грубые растительные волокна, которые замедляют усвоение углеводов и надолго сохраняют сытость. По-другому это называется  "низкий гликемический индекс", который помогает углеводам всасываться медленно и поддерживать нашу энергию длительное время. Шоколад же всасывается моментально, и мы снова вялы и голодны. 100 граммов шоколада содержит не более 6 г белка. В то время как маленький энергетический батончик содержит 10-15 г этого ценного строительного материала. Энергия в них – это не сахар и жир, а спрессованное цельное зерно, фрукты (в них фруктоза) и т.д., могут быть добавлены омега-3, спирулина и пр., что, как известно, невозможно добавить в шоколад. Здесь уже не поправишься, зато можно похудеть, заменив один или два приёма пищи одним батончиком.

Производство продуктов питания

Примером является ЗАО «Галактика Инк», которая использует технологию сублимированной пищи и производит для гражданского населения готовые блюда продукции «ГАЛА-ГАЛА».

Научно-производственное предприятие ООО "БИОРИТМ" (www.beta-bioritm.ru), организованное в 1992 году, занимается медико-биологическими и технологическими разработками по производству продуктов питания сублимационной сушки, а именно производством лечебно-профилактического и индивидуального питания. Сегодня компания предлагает более 50 видов сублимированной продукции - натуральных соков из ягод, фруктов, овощей и трав, мясо, масло, творог лиофильной сушки и т.д. Продукция выпускается в порошковой или таблетированной форме, а также в виде чипсов, цельных ягод и т.д. С точки зрения биохимии питания, эти продукты содержат полный спектр, необходимых человеку питательных компонентов, которые способны существенно обогатить, разнообразить и сбалансировать пищевой рацион, дополнить его недостающими витаминами, ферментами, микроэлементами и другими биологически активными веществами, повысить адаптационный потенциал и защитные силы организма.

Использование вакуумной упаковки

V.        ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫЙ КРИЗИС

К сожалению, Россия уже давно утратила свою продовольственную безопасность. В страну в огромных объемах завозятся импортные продукты, зачастную сомнительного качества, на которые настраивается «пищевое поведение» населения. По словам директора НИИ питания РАМН академика Виктора Тутельяна, «Потери от некачественного питания сравнимы со взрывом атомной бомбы в Хиросиме (10 килотонн) - каждые три дня в густонаселенном городе». Натовские стратеги давно уже рассматривают продукты питания как потенциальное генетическое оружие и средство биотеррора.

Как известно, продовольственная безопасность государства - это степень обеспеченности населения страны экологически чистыми и полезными для здоровья продуктами питания отечественного производства по научно - обоснованным нормам и доступным ценам при сохранении и улучшении среды обитания. Она базируется не только на агропромышленном комплексе, но и на развитии научно-производственной базы.

Производство продуктов питания сублимационной сушки называют одной из самых актуальных проблем в сфере сохранения продовольственных ресурсов.

Технология сублимационной сушки представляет собой физический процесс обезвоживания свежезамороженных продуктов в вакуумной камере. Такая чудо-камера позволяет вымораживать влагу практически моментально. Вода ушла, а структура продукта сохранилась, биологическая активность ферментов, витаминов и других биологически активных веществ не изменилась. То есть все природные свойства и качества остались в целости и сохранности, включая запах, вкус и цвет. Фактически, при лиофилизации происходит консервирование продукта без применения вредных для здоровья человека добавок.

В лиофилизированном состоянии и специальных упаковках продукты могут храниться годами при обычной температуре. Их можно перевозить на большие расстояния в любые самые отдаленные регионы мира, так как в отличие от исходного сырья, они занимают небольшой объем и не портятся в дороге. Они отлично восстанавливаются перед употреблением в пищу в домашних условиях. Достаточно их просто разбавить водой и они перейдут в нативное состояние.

Генеральный директор НПП ООО «Биоритм», член президиума Общероссийского общественного движения «За здоровую Россию», известный ученый-биотехнолог Тамара Газина утверждает, что коллектив её предприятия, в котором работают биотехнологи, биохимики, биологи, врачи, инженеры, экономисты и целый ряд других специалистов, научно доказал, что использование в пищу сублимированных продуктов питания можно рассматривать как мощный фактор нормализации физиологических функций организма, а также - профилактики и лечения широкого спектра заболеваний. За прошедшие годы проделана огромная работа и получены хорошие результаты, которые вселяют уверенность в успехе проектов по развитию промышленного сектора по выпуску сублимированных продуктов в России.

При всех очевидных достоинствах сублимационной сушки недостатком её является довольно высокая энергоёмкость (2,2-2,8 кВт/кг удаленной влаги). Энергия расходуется на подвод теплоты к продукту, работу холодильных машин, вакуумных насосов и др. Сублимационные установки являются сложными и дорогостоящими изделиями. Процессы вакуумной сушки при давлениях выше давления тройной точки воды и атмосферной сушки менее энергоемки, также оборудование значительно дешевле, но эти способы консервирования не обеспечивают такой высокий уровень качества сухих продуктов, как сушка сублимационная, что неприемлемо для многих объектов прикладной биотехнологии. Работы по снижению энергозатрат на сублимационную сушку ведутся по многим направлениям. Это совершенствование конструкций сушильных устройств, использование рекуперативных теплообменников, оптимизация программ энергоподвода, создание специальных условий предварительного замораживания сырья и т.д. В этом перечне важнейшая роль отводится сокращению продолжительности процесса сушки. Здесь также существуют десятки инженерных решений.

Не смотря на вышесказанное, технология лиофилизации широко применяется в пищевой промышленности США, Германии, Франции, Великобритании, Дании, Италии, Японии, Новой Зеландии, Аргентины, Мексики, Индии и многих других стран, обеспечивая население большим ассортиментом продукции, а корпорации-производители, такие как Nestle, Grupo Bimbo, Danisco и др. – миллиардными прибылями. В целом, это направление считается настолько важным, что им занимаются многие компании, исследовательские центры и университеты, например EnWave Corporation (Канада), GEA Niro (Дания), Cuddon Freeze Dry (Новая Зеландия), университет Британской Колумбии (University of British Columbia) (Канада), университет Коннектикута (University of Connecticut) (США), университет Кентукки (University of Kentucky) (США), университет Сан-Пауло (University of Sao Paulo, Brazil) (Бразилия) и другие. Международное общество по лиофилизации (International Society of Lyophilization - Freeze Drying Inc.) (ISL-FD) проводит международные конгрессы и семинары по различным теоретическим и практическим проблемам сублимации. Конечно, эта огромная индустрия может обрушить свою продукцию на российский рынок и все разговоры о продовольственной безопасности и здоровье населения канут в Лету. России жизненно необходимо иметь свою производственную базу для выпуска экологически чистых сублимированных продуктов питания. При этом, к развитию рынка сублимированной продукции нужно подходить комплексно с учетом особенностей производственной сферы и всех звеньев цепочки продвижения товара от поля к потребителю. Нам нужно уверенно смотреть в будущее и строить его своими руками здесь в России. Хотелось бы надеяться, что необходимые капиталовложения в эту захватывающую инновационную программу будут сделаны.

VI.        ПЛАНЫ НА БУДУЩЕЕ

 «На будущее у нас стоит задача создать полноценный рацион питания сроком более чем на три года, – рассказал В. Добровольский. – Это с учетом продолжительности экспедиции на Марс. Соответственно, и продуктов больше нужно, и срок годности придется увеличивать. Как мы этого добьемся – пока секрет».

Аналогичную проблему решают и американские коллеги наших гастрономов.

«С 1961 года в космосе побывало более 400 человек, и никто из них не питался лучше тех, кто работает на МКС, – утверждает Вики Клоерис, которая более 20 лет занимается разработкой космической пищи. – Мы добились гораздо большего разнообразия, включили в рацион много блюд национальных кухонь».

Ныне Вики Клоерис бьется над приготовлением пищи для экспедиции на Марс. Она должна сохраниться в течение пяти лет, поскольку в космос ее отправят раньше, чем тех, кто ее съест. Проблема в том, чтобы преодолеть так называемую активность воды, которая способствует размножению бактерий.

А вот о том, что ожидает в будущем всех нас, обычных жителей Земли, поинтересовалась беседе с Виктором Добровольским обозреватель «Недели» Ирина Мак.

Вопрос: Если это так вкусно - почему бы такие продукты не продавать? Или не подавать их в каком-то специальном ресторане?

Ответ: Пока был жив наш космонавт номер два, Герман Степанович Титов, было такое кафе в Парке культуры им. Горького: помните, там стоял "Буран", и в "Буране" было это кафе. Я в нем сам был. Мы для этого кафе вырабатывали продукты. И водочку затаривали в пакеты. А что касается продажи: Видите ли, Бирюлевский завод основан в начале 1970-х и ни разу не реконструировался. Сейчас требуются огромные деньги на реконструкцию - 180-250 миллионов рублей. И только после реконструкции можно будет внедрить новые технологии, разрабатывать новые продукты и поставить наконец производство на поток. Вот тот подарочный набор, который вы держите в руках, стоит 10 000 рублей. А тогда себестоимость станет ниже, и такие продукты смогут позволить себе все.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные выводы:

1.        Разработка способов приготовления и хранения космической пищи началась задолго до первого полёта, она изменялась в процессе освоения космоса, перед технологами есть задачи на будущее.

2.        Самое сложное в создании космической еды – сделать так, чтобы она не занимала много места, долго не портилась при хранении, была питательной и вкусной.

3.        Технология приготовления пищи достаточно трудоемка и недешева.

4.        Элементы технологий, применяемых при приготовлении космической пищи, находят широкое применение в обычной жизни.

5.        Технологии приготовления космической пищи могут быть использованы для обеспечения продовольственной безопасности России.

Используемые источники информации:

http://ussrlife.blogspot.ru/2013/02/blog-post_7.html

http://www.ereading.co.uk/chapter.php/1023286/29/Slavin__100_velikih_tayn_kosmonavtiki.html

Каманин Н.П. Скрытый космос. – М.: Военная литература. 1985, – 525 стр

ТЕХНИКА ГОМОГЕНИЗАЦИИ ссылка 

http://bibliofond.ru/view.aspx?id=523141

http://www.upakovano.ru/articles/144

http://germen.ru/article/process-sublimacii

http://journal.celenie.ru/index.php/interview-dehydrofrozenproducts

http://white-clouds.ru/poster/17434?instance_id

http://www.ippnou.ru/print/004213/ 

[11] Андреев В.В., Трофимук Н.А. Высотное питание // Воен.-сан. дело. — 193 – № 1 – С. 74-79

[12] Карамаев С. Орбитальный голод и космическая еда

[13] Попов И.Г. Питание и водоснабжение // Основы космической биологии и медицины: Совместное советско-американское издание. — М.: Наука, 197 — Т. – С. 35-70

[14] Пыхова Н. “Космические” продукты: не пережевать!. http://www.reakcia.ru/article/?507.

ПРИЛОЖЕНИЕ

АНКЕТИРОВАНИЕ

1. Ел ли Ю.А. Гагарин во время своего полёта в космос?

________________________________________________________________________

2. Кто из космонавтов первым на орбите съел полноценный обед?

__________________________________________________________________________

3. Какова периодичность приёма пищи в космосе?

________________________________________________________________________

4. Какие требования предъявляются к космической еде?

________________________________________________________________________

5. Что вам известно об упаковке космической еды?

________________________________________________________________________

6. Изменилась ли космическая еда за последние 50 лет? Если да, то как?

________________________________________________________________________

7. Какие физические процессы используют при создании космической еды?

________________________________________________________________________

8. Употребляли ли вы когда-нибудь сублимированные продукты питания? Укажите, какие именно.

________________________________________________________________________

9. Подумайте, где и как в обычной жизни используются технологии, применяемые при приготовлении космической пищи?

________________________________________________________________________

10. Хотели бы вы узнать правильные ответы на поставленные вопросы?

РЕЗУЛЬТАТЫ АНКЕТИРОВАНИЯ