Использование современных технологий для разработки и обеспечения питанием космонавтов

ТЕХНОЛОГИИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ _ Food Technology

УДК 664

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПИТАНИЕМ КОСМОНАВТОВ

The Modern Technology Utilization for the Space Feeding Development and Provision

Добровольский В.Ф.

Dobrovolsky V.F.

Реферат

Статья обзорного, обобщающего характера; посвящена анализу перспектив технологии производства питания для космонавтов, находящихся в экстремальных условиях космоса. Целью статьи является определение основных направлений разработки ассортимента и технологий питания для космонавтов.

Автор отмечает необходимость детальной оценки поступающих в организм космонавтов пищевых веществ и определения степени их соответствия потребностям организма на разных этапах космического полета. Указывается, что к продуктам, потребляемым космонавтами, предъявляются особые требования: достаточный срок хранения при плюсовой температуре 20 ± 5 °С; калорийность суточной нормы 3000 ± 150 ккал (за основу расчетов взяты калорийность мужчины в возрасте 35-40 лет и среднесуточный баланс: белки - 12-15 %; жиры - 30-35; углеводы - 50-55 %). Питание космонавтов формируется из двух частей - «штатно поставляемых» продуктов и продуктов промышленного производства, прошедших специальные испытания на объектовые воздействия; при этом дополнительная часть питания с энергетической ценностью 1000 ± 150 ккал в сутки формируется согласно индивидуальным вкусам космонавтов. Подчеркивается, что в настоящее время российская пищевая промышленность располагает богатым научным потенциалом - технологиями производства высокоценных продуктов питания. Определены широкие перспективы использования сублимированных продуктов, подчеркивается необходимость расширения ассортимента этих продуктов для космонавтов. Сделан вывод о том, что пищевые технологии будущего могут быть основаны на использовании космического питания, максимально приближенного по органолептическим характеристикам к пищевым продуктам, употребляемым человеком на Земле.

Abstract

The thesis has general and summarized character and concerns the technology prospects of the food production technologies For astronauts being in extreme conditions of the space. Its aim is to define the guidelines for the development of the astronauts feeding assortment and technologies.

The author notes the requirement for the detailed assessment of the astronaut nutrient enrichment and the degree of conformance quality to the body needs at the different outer-space flight stages. The author specifies that foodstuff consumed by the astronauts is imposed particular requirements: enough expiring at 20 ± 5° C above zero; daily rate of the caloric value is 3000 ± 150 kcal (as a basis, the caloric value of the man aged 35 - 40 years and his average daily balance were taken: proteins - 12-15 %, fats -30-35 %, carbohydrates - 50-55 %). An astronaut feeding consists of two parts. They are "regularly delivered products" and industrial production goods which passed tests of the

Ключевые слова:

космическое

питание;

пищевые

концентраты;

сублимат

Keywords:

space feeding; food concentrate; sublimate

ИНДУСТРИЯ

ПИТАНИЯ INDUS

ОКТЯБРЬ • ДЕКАБРЬ 2016

object impact. At the same time an additional part of 1000 ± 150 kcal caloric value per day is formed according to the individual astronaut tastes. The thesis underlines that nowadays, the Russian foodstuff industry consists of rich science potential - technologies of the high-calorie foodstuff manufacture. The author has defined the extensive prospects of the sublimated products use. The need of the astronaut foodstuff diversification is emphasized. The author summarizes that the future food technologies will be based on the use of the space feeding closed to the organoleptic foodstuff characteristics utilized by a man on the Earth.

Задача обеспечения питанием космонавтов, жизнедеятельность которых протекает в экстремальных условиях, обусловливает необходимость детальной оценки как поступающих в организм человека пищевых веществ, так и степени их соответствия потребностям организма на разных этапах космического полета. Поэтому при разработке ассортимента продуктов для космических полетов важное место отводится проведению комплексных исследований: физико-химических, микробиологических, органолептических и медико-биологических. К космической еде предъявляются самые обычные, земные требования - чтобы было полезно и вкусно. Во время полета космонавты ограничены во многом, и еда является своего рода «отдушиной» и, отчасти, развлечением. И если занятия спортом и научная работа на борту строго регламентированы, то вопросы приема пищи каждый член экипажа решает самостоятельно. Он может есть что угодно и когда угодно - несомненно, в рамках присланного с Земли питания. Многие международные космические экипажи даже устраивают совместные ужины и обмен едой, собираясь «за одним столом», чаще всего, в субботу или воскресенье. Существует только одно «но» - космонавты не должны поправляться, их вес оговорен стандартами и к моменту возвращения на Землю должен быть предсказуем. Если любишь поесть, то люби заниматься на тренажерах!

Разумеется, невесомость, ограничения по весу космического корабля и прочие особые условия обязывают. Продукты должны иметь достаточный срок хранения при плюсовой температуре 20 ± 5° С; нельзя, чтобы они крошились и сыпались (на борту для удаления остатков еды даже есть специальный пылесос, который «прячется» в обеденном столе под металлической сеткой; между собой космонавты называют его «крохобор»). Легчайшая упаковка должна быть определенных размеров. И самое главное - безопасность для здоровья, так как пищевое отравление в космосе может представлять реальную угрозу жизни космонавта и стать причиной досрочного прекращения полета. Конечно, вопросы калорийности и полезности питания тоже остаются

актуальными. Суточная калорийность питания - 3000 ± 150 ккал. За основу расчетов взята калорийность питания мужчины 35-40 лет. К норме добавили энергетические затраты космонавта на выполнение двух обязательных комплексов физической подготовки в течение дня на борту Международной космической станции (МКС) и получили обоснованный минимум. Среднесуточный баланс: белки - 12-15 %; жиры - 30-35; углеводы - 50-55 %. А вот дополнительного обогащения еды витаминами и минералами не предусмотрено, хотя во время полета, например, из костей активно вымывается кальций. Для его восполнения в меню вводят сыр и творог как натуральные источники. Но в основном данный минеральный элемент восполняется за счет регулярного приема специальных препаратов.

Каждый российский космонавт на МКС в настоящее время обеспечен 16-суточным рационом питания, который состоит из двух частей - основной и дополнительной. Используются два варианта основной части рациона: один формируется из продуктов, специально разработанных для космонавтов, так называемых «штатно поставляемых»; другой включает в себя, помимо «штатно поставляемых», продукты промышленного производства, прошедшие специальные испытания на объектовые воздействия.

Основная часть рациона питания предполагает три приема пищи в день, поэтому продукты для удобства размещаются в стандартных контейнерах. Все продукты для такого меню («штатно поставляемые») производятся на Бирюлевском экспериментальном заводе или частично у его партнеров под строгим контролем специалистов. Продукты для промышленной переработки завод приобретает у производителей, продукция которых отвечает определенным требованиям, обеспечивающим стабильность качества в условиях космических объектов. Соотношение белков и жиров в основной части рациона сбалансировано. Дефицит углеводов покрывается за счет дополнительной части рациона.

Дополнительная часть рациона (ее энергетическая ценность - 1000 ±150 ккал в сутки) формируется согласно индивидуальным вкусам космонавтов как из «штатно поставляемых», так

ТЕХНОЛОГИИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ _ Food Technology

и из продуктов промышленного производства. Космонавт может заказать практически всё: от родного камчатского краба до шоколадных батончиков из США или стран - иностранных партнеров по МКС. Особенно популярны шоколад и снэки - вяленое мясо и рыба.

Чтобы питание было приятным и полезным, в Центре подготовки космонавтов (ЦПК) задолго до полета проводятся дегустации для всех членов экипажа. Космонавты заносят оценки в выданную таблицу, оценивая каждое блюдо по 9-балльной шкале. Люди они щедрые на похвалу, и обычно ниже 6 баллов («слегка, слабо нравится») не ставят. Блюда, получившие оценку ниже 5 баллов, в космос не отправляются. Продукты промышленного производства, которые космонавты заказывают дополнительно, проходят строжайший контроль перед поставкой.

Интересно отметить, что до 2009 г. рацион рассчитывали на 6, 10 и 16 дней, и был он не российским, а российско-американским, индивидуальным для каждого космонавта. В рамках подготовки к полету космонавт приходил в медицинское управление ЦПК, как в столовую - на завтрак, обед и ужин, и ел только продукты космического питания из того рациона, который был для него подобран на предстоящий полет.

В настоящее время на борт корабля или станции продукты доставляют в виде консервов (по 100 и 250 г) в алюминиевых банках, тубах и вакуумных пакетах из пленочных материалов - сублимированные продукты. Последние составляют большую часть питания. Тубы, или, как их ошибочно называют, «тюбики», уходят в прошлое - они неудобны для укладки в контейнеры, занимают большой объем. Сейчас в них расфасовывают только «Русскую горчицу», мед, яблочно-клюквенную приправу и томатно-овощной соус. А раньше в них на борт доставляли всю еду: борщ с мелко нарезанными капустой, свеклой и с кусочками мяса или измельченную курятину с картофелем. Космонавты выдавливали еду из тубы прямо в рот.

Чтобы на борту разогреть консервы и «восстановить» блюдо из сублимированных продуктов, предусмотрены специальные устройства. Банки разогревают в бортовом нагревателе, вмонтированном в обеденный стол, а пакеты с «сублиматом» заполняют горячей или холодной водой из специализированного блока, и через 10-20 минут супы, каши, гарниры, гуляши, овощные салаты, макароны, сок, чай, кофе, молоко снова «как живые». Наиболее популярным и любимым на Международной космической станции является блюдо «творог с орехами». Он тоже входит в список сублиматов, без него не обходится ни одна экспедиция.

Разработка новых блюд и напитков идет непрерывно, ведь остаются еще недоступными для космонавтов некоторые продукты, например: газированные напитки, продукты брожения, прежде всего квас и дрожжевой хлеб. Современным технологиям квас для космонавтов оказался не по силам. Был выпущен пробный образец напитка в пакете объемом 180 мл. За три дня невесомости, которая была создана в специальной лаборатории на Земле, упаковка перекрутилась в тугую «колбасу».

Пережить нехватку кваса наши космонавты могут, а вот отказаться от хлеба им трудно. В основном наборе есть хлеб «Бородинский», «Пшеничный», «Столовый» и ржаной «Московский». «Космический» хлеб уж очень своеобразный -буханка крошечная, меньше спичечного коробка в длину - на один укус, чтобы не было крошек. А ведь космонавты так часто мечтают о хорошем куске хлеба, на который можно намазать масло! До недавнего времени приходилось питаться тортильями и лепешками, входящими в рацион американцев. Теперь космонавтам поставляются лепешки отечественной разработки, которые особенно пришлись им по вкусу.

Зато свежие фрукты и овощи доставляются на борт МКС и на транспортных, и на пилотируемых кораблях. Обычно это яблоки, апельсины, лимоны, грейпфруты, томаты, репчатый лук и чеснок, закупленные в московских магазинах или привезенные из Краснодара, наукограда Мичуринска и из подмосковных теплиц. Количество их и ассортимент зависят от сезона и пожеланий членов экипажа. У космонавтов даже есть договоренность: чеснок - «запах родины» - едят все вместе, чтобы «без обид».

Возникает вопрос: какое будущее у космического питания? Специалисты ЦПК считают, что вряд ли сегодняшнюю вполне земную еду заменит какое-нибудь фантастическое питание. Космонавт и за пределами земной атмосферы остается человеком со своими естественными потребностями и физиологическими особенностями. Ему требуется жевать еду и получать от нее удовольствие.

Больше в рационе питания станет сублиматов. Тубы рано или поздно окончательно перейдут в категорию музейных экспонатов. А материал для производства консервных банок будет становиться всё легче и легче. Сейчас алюминиевые банки пришли на смену жестяным, что облегчило вес каждой упаковки на 20 граммов. В скором времени алюминий заменит ламистер (ламинированная алюминиевая фольга).

Среди долгосрочных планов - выращивание овощей и фруктов на борту космического корабля или станции.

ИНДУСТРИЯ ПИТАНИЯ

FOOD INDUSTRY

ОКТЯБРЬ • ДЕКАБРЬ 2016

Тестирование космического питания для первых полетов проходило на борту специально оборудованного самолета ТУ-134. В летающей лаборатории искусственно создавали невесомость. Юрию Гагарину не могли предложить ни воды, ни подогрева пищи, ни выбора по меню. Шоколад, протертые овощи, мясо и сок в тубе -вот такой была его еда.

Длительность полетов стала увеличиваться; ассортимент блюд нужно было быстро расширять. Для экспедиций в космос продолжительностью от одного месяца и более космонавтам уже предложили сублимированные продукты. Первым сублиматом стал «борщ с мясом». Сейчас только одних блюд сублимационной сушки разработано и выпущено более 50. В середине 1970-х годов НИИПП и СПТ назначен головным институтом по разработке рационов питания и продуктов для космонавтов. В это же время на Бирюлевском экспериментальном заводе, который еще в 1943 г. выпускал мясные и овощные консервы для фронта, создали цех по производству спецпитания для экипажей космических кораблей.

На сегодня 80 % космического питания изготавливается именно здесь. Производство небольшое, в основном автоматизированное, но и ручной труд применяется, прежде всего на этапе непосредственного приготовления блюд (например, в день закатывают не более 100 банок консервов). Благодаря небольшому обороту специалисты завода способны быстро реагировать на любые замечания космонавтов. Для этого космонавтам достаточно прямо с орбиты озвучить свои пожелания по ассортименту блюд, и уже в ближайшее время они получат желаемое на борт корабля.

Российская пищевая промышленность в настоящее время располагает богатым научным потенциалом - технологиями производства высокоценных продуктов питания для космонавтов и создаваемыми на их основе рационами, которые способствуют и будут в дальнейшем обеспечивать сохранение оптимального уровня здоровья и работоспособности организма человека в экстремальных условиях работы в космосе.

Добровольский Виктор Францевич

Dobrovolsky Viktor Francevich

Тел./Phone: (495) 549-38-20 E-mail: gnuniippspt@gmail.com

Доктор технических наук, профессор, директор

Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии - Филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Главный конструктор космического питания 142718, РФ, Московская обл., Ленинский р-н, пос. Измайлово, 22

Doctor of Engineering Science, Professor,

Director of the Institute of the Food Concentrate and Special Food Technology Science -The FSBIS subdivision "The Federal Research Centre for Nutrition and Biotechnology", Chief Space Feed Engineer

142718, Russia, Moscow Region, Leninsky Area, Ismailovo settlement, 22