CC BY
64
УДК 641.555
НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии - космосу
В.Ф. Добровольский, д-р техн. наук, профессор, Л.А.Гурова, В.Б.Колесникова, Л.П. Павлова, канд. техн. наук
НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии
Освоение человеком космического пространства потребовало создания на космических аппаратах системы жизнеобеспечения, одна из важных задач которой - организация высококачественного и сбалансированного питания, адекватного энерготратам космонавтов. С конца 50-х годов НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии был привлечен к разработке продуктов питания, пригодных для употребления в условиях космического корабля.
Разработку физиологических основ питания космонавтов проводили специалисты Института авиационной
Конструктивные изменения корабля позволили увеличить массу и объем рациона, что дало возможность вместо сухих продуктов ввести в состав консервированные продукты в тубах и банках.
и космической медицины (ИАКМ), в результате чего были сформулированы основные требования к продуктам, предназначенным для питания в условиях космического полета.
Первые разработки базировались на данных длительных полетов военных летчиков дальней авиации и модельных экспериментов в условиях кратковременной невесомости на самолете-лаборатории ТУ-104А.
Рацион питания первого космонавта Ю.А.Гагарина при полете на космическом корабле «Восток 1» был сформирован преимущественно из консервированных продуктов в тубах (83 %). Продукты питания имели пюреобразную и жидкую консистенцию. Энергетическая ценность суточного рациона питания первого космонавта составляла 2729 ккал, при содержании белков - 100 г, жи-
Ключевые слова: специальные продукты; консервы тепловой стерилизации; продукты тепловой и сублимационной сушки; орбитальная станция (ОС).
Key words: special products, canned heat sterilization products heat and freeze drying, space station (SS).
ров - 118 г, углеводов - 306 г. Масса нетто составила 1,74 кг.
Одним из направлений разработок рационов питания при кратковременных полетах стало создание рационов, включающих свежеприготовленные продукты для космических кораблей «Восток 3», «Восток 6», «Восход 1» и «Восход 2». Состав рационов питания для этих кораблей включал: мясные продукты - жареное мясо, куриное филе, котлеты, телятина, а также пирожки с различной начинкой, сэндвичи с паюсной икрой, свежие фрукты, расфасованные в пленочные пакеты. Продукты готовились за 1-2 дня до старта корабля. В дальнейшем из-за ограниченных сроков хранения, трудностей при приготовлении и доставке на борт свежеприготовленные продукты были исключены из состава рационов питания.
Кроме того, для обеспечения работоспособности и сохранения жизни космонавтов, попавших в аварийную ситуацию, дополнительно разработан рацион питания «НАЗ», обладающий максимальной пищевой и энергетической ценностью, биологической активностью при минимальной массе и объеме.
Для полетов кораблей серии «Союз» продолжительностью до 20 сут энергетическая ценность суточного рациона питания предусматривалась в пределах 2500-3200 ккал.
Первый опыт в области питания космонавтов, полученный в полетах на кораблях «Восток» и «Восход»,
позволил определить формулу питания операторов - 1:1:3 (белки:жиры: углеводы) соответственно. Эти данные послужили исходными при разработке рационов питания для экипажей последующих кораблей «Союз» и станций «Салют».
Жесткие требования, предъявляемые к рациону питания при первых полетах кораблей «Союз», поставили разработчиков продуктов и рационов питания перед необходимостью разработать продукты с повышенным содержанием сухих веществ (мясные консервы, пищевые концентраты). Уменьшение массы рациона питания для экипажей кораблей «Союз» было достигнуто за счет включения в его состав значительной доли обезвоженных продуктов: из 26 видов продуктов 20 видов были обезвоженными. Энергетическая ценность суточного рациона питания для экипажа корабля «Союз 1» составляла 2547 ккал, содержание белков 115 г, жиров - 117 г, углеводов - 250 г. Содержание воды в суточном рационе - 280 г.
Конструктивные изменения корабля позволили увеличить массу и объем рациона, что дало возможность вместо сухих продуктов ввести в состав консервированные продукты в тубах и банках, содержащие значительное количество влаги, что улучшило вкусовые качества пищи. Так, например, брикетированный творог с фруктовыми добавками (влажностью 5 %) был заменен на творог консервированный в тубах (влажностью 52 %). Увеличена доля консервированных продуктов в тубах за счет введения паштетов: мясного, печеночного и деликатесного.
В связи с отсутствием на кораблях «Восток» и «Союз 8» средств подогрева технология приготовления продуктов предусматривала прием пищи в холодном виде. Впервые подогрев продуктов в тубах был осуществлен на корабле «Союз 9» в специальном электроподогревателе. Поэтому для космических кораблей «Союз» было разработано два варианта рациона питания с учетом применения электроподогревателя и без него.
Первый полет в течение 18 сут космонавтов А.Г. Николаева и В.И. Севастьянова на корабле «Союз» показал, что в космосе можно жить и работать продолжительное время и иметь на борту горячую пищу, что способствовало повышению работоспособности экипажа.
Рацион питания для экипажа «Союз 9» взят за основу при разработке рационов питания для длительно действующих космических
NUTRITION AND HEALTH
станций. Рацион питания с включением продуктов, не требующих подогрева, был рекомендован для питания экипажей транспортных кораблей.
С 1971 г. начинается эпоха космических станций. При разработке рационов питания для экипажей длительно действующих станций основными задачами были: расширение ассортимента продуктов, равноценных по составу, но имеющих различные вкусовые оттенки с целью удовлетворения индивидуальных вкусов космонавтов; минимальная повторяемость блюд; удлинение сроков сохранности продуктов и др.
Важный этап разработки рационов питания космонавтов - испытания на подтверждение их гарантийной сохранности в условиях полета. Поэтому все разработанные продукты подвергались специальным испытаниям, включающим транспортированные и климатические воздействия при дальнейшем длительном хранении.
По результатам исследований, проведенных рядом научно-исследовательских институтов и организаций, для экипажей длительно действующих станций «Салют» были созданы трех- и шестисуточный рационы питания. В шестисуточный рацион были включены около 70 продуктов, изготовленных с применением различных способов консервирования: тепловой стерилизации, тепловой и сублимационной сушки и др. В рационе представлены следующие группы продуктов: мясные блюда (25 наименований), первые блюда (6), молочные (5), хлебные изделия (5), кондитерские (10), фруктовые соки и концентраты (12), напитки (3), соусы и приправы (2 наименования). При оснащении станции «Салют 4» новым электроподогревателем появилась возможность одновременно для двух космонавтов разогревать консервы в банке, в тубе и производить освежение хлеба.
С установкой на борту станции «Салют 6» штатного приспособления для регенерации воды из конденсата (СРВ-К) появилась возможность включать в состав рациона питания обезвоженные вторые блюда и напитки, восстанавливаемые перед употреблением горячей водой. Фруктово-ягодные соки перед употреблением восстанавливали холодной водой [1].
Изучение влияния невесомости на возможность употребления открытым способом продуктов различной консистенции показало, что в непо-догретом виде консервированные продукты из мяса и птицы в банке
№ 1 (масса нетто 100 г), изготовленные по специальной технологии в виде небольших нарезанных кусочков (антрекот, карбонат, свинина рубленая с яйцом, ветчина, бекон рубленый, мясо куриное с яйцом, ассорти мясное, язык говяжий в желе, мясо куриное с черносливом, сосиски-малютки) или паштетов, имеют плотную связанную консистенцию и хорошо удерживаются на вилке. Исследования возможности приема консервов после подогрева до 65 °С показали, что продукты, содержащие свыше 24 мл свободной жидкой фазы (мясо куриное с черносливом, индейка в желе, язык говяжий в желе), не пригодны для применения в условиях невесомости. Наилучшие результаты были получены при содержании в консервах от 7 до 11 мл жидкой фазы.
Особенно остро встал вопрос об удобстве приема пищи при использовании продуктов сублимационной сушки и других обезвоженных продуктов. Количество воды для восстановления блюда определяли опытным путем. Определение эффективной вязкости показало, что при вязкости выше 300 Па^с продукты однородной консистенции имели достаточно хорошую силу сцепления между отдельными частицами продукта, форма продукта оставалась устойчивой. Изучение возможности приема продуктов сублимационной сушки, имеющих неоднородную консистенцию и приготовляемых по общепринятой технологии, показало, что для их использования в условиях невесомости необходимо вводить в рецептуру 3-4 % загустителя. Полученные данные очень близки к показателям эффективной вязкости для однородных продуктов. Для оводнения соков сублимационной сушки разработана новая конструкция пакета из пленочного материала.
Технология производства продуктов сублимационной сушки была разработана совместно специалистами НИИ ПП и СПТ, КТБ Минмясо-молпрома Эстонской ССР, НИИ мясной и молочной промышленности, молдавского НИИ пищевой промышленности.
Специалистами НИИ ПП и СПТ была разработана новая, не имеющая аналогов в России и за рубежом технология хранения свежих плодов и овощей, учитывающая специфические требования, предъявляемые к продуктам специального назначения. В течение многих лет на ОС поставляются свежие яблоки, апельсины, грейпфруты, лимоны, помидоры, лук и чеснок. Их обработка позволяет сохранять вкусовые и пита-
тельные свойства в условиях космоса в течение 30-40 дней. Введение свежих плодов и овощей в рацион питания космонавтов имело важное значение: повышалось не только качество питания, но и его биологическая полноценность. Это стало также мощным психологическим фактором, способствующим снятию стресса, повышению настроения, что чрезвычайно важно в длительных космических полетах [2].
В соответствии с Постановлением Правительства от 26.03.75 г. № 24783 в 1975 г. на НИИ ПП и СПТ были возложены функции головной организации по обеспечению космонавтов питанием.
В 1975-80-х годах усилиями института была создана и успешно работала кооперация специалистов пищевой промышленности: ученых отраслевых НИИ и производителей продукции и специальной тары, разработчиков и изготовителей космической техники и оборудования для питания. Тогда по существу и была заложена основа новой самостоятельной ветви пищевой отрасли -пищевые космические технологии, базирующиеся на глубоких научных разработках, обеспечивающих выпуск высококачественных продуктов питания с высокой степенью надежности и безопасности. Этот период стал новым этапом в обеспечении питанием космонавтов.
На Бирюлевском экспериментальном заводе (БЭЗ) было организовано специальное производство, на котором началась выработка и до настоящего времени при авторском надзоре специалистов института изготавливаются продукты космического питания и осуществляется комплектация рационов для штатных поставок.
В разработке и осуществлении штатных поставок, комплектующих РП, в 70-80-х годах участвовали специалисты отраслевых НИИ: мясной, молочной, птицеперерабатывающей, кондитерской, хлебопекарной промышленности, Гипрорыб-флота, КаспНИИ рыбного хозяйства. Специалистами НИИ маслоделия и сыроделия (г. Углич) была разработана уникальная технология консервированных плавленых сыров, отвечающих самым жестким требованиям надежности и безопасности. Специалистами ВНИЭКИТУ (г. Калуга) разработана технология изготовления многофункциональных пакетов из полимерных пленочных материалов, конструкция которых позволяет восстанавливать водой упакованные в них продукты сублимационной сушки и употреблять продукт непосредственно из пакета.
Испытания на длительность хранения разрабатываемых смежниками продуктов проводили при непосредственном участии специалистов НИИ ПП и СПТ. Разработку физиолого-ги-гиенической основы создания продуктов и РП для экипажей осуществляли специалисты ГНЦ РАН Института медико-биологических проблем РФ.
В начале 90-х годов возникла необходимость организационных перемен, которая усугубилась в связи с распадом СССР. Существенное уменьшение объема выделяемого бюджетного финансирования привело к выходу из кооперации ряда НИИ и спеццехов по выработке и изготовлению отдельных групп продуктов, комплектующих рацион [3].
Оставаясь головным по обеспечению космонавтов, институт вынужден мобилизовать усилия и в срочном порядке начал работы по переводу выпуска этих групп продуктов, непрофильных для института, на базе спеццеха Бирюлевского экспериментального завода. Речь шла о
Рационы питания, использовавшиеся за время эксплуатации комплекса, адекватно обеспечивали энергетические и пластические потребности
мясных, мясо-крупяных продуктах, продуктах из птицы, кондитерских изделиях, фруктовых концентратах и соках. В процессе работ: была адаптирована технология их изготовления применительно к техническому оснащению БЭЗа; осуществлен пересмотр технической документации; проведены испытания на подтверждение гарантийных сроков хранения.
Одновременно проводили работы по расширению ассортимента продуктов профиля НИИ ПП и СПТ. В результате проведенных работ на БЭЗе сосредоточено изготовление свыше 75 % продуктов, комплектующих рацион питания. По-прежнему поставляются на БЭЗ для комплектации рационов лишь хлебные изделия, рыбные консервы и сыры, изготовление которых, значительно позднее, в 2009 г. принял на себя московский завод «Карат», построив для этих целей спецучасток.
20 февраля 1986 г. началась эксплуатация ОС «Мир». К этому времени уже был успешно испытан в комплексных наземных испытаниях и в реальных условиях шестисуточ-ный рацион, отлажена схема практического обеспечения питанием, включающая поставку штатных РП,
дополнительных наборов продуктов, «гостевых» наборов (при полетах зарубежных космонавтов), а также свежих плодов и овощей.
Усложнение программ полетов на орбитальном комплексе «Мир» требовало дальнейшего совершенствования системы обеспечения питанием работающих на станции экипажей. Начиная с восьмой экспедиции для питания экипажей использовали усовершенствованный комбинированный рацион питания, состоящий из основного и дополнительного рационов.
Данные, полученные в результате оценки пищевого статуса 28 длительных экспедиций, совершавших полеты на борту орбитальной станции «Мир», свидетельствуют о том, что рационы питания, использовавшиеся за время эксплуатации комплекса, адекватно обеспечивали энергетические и пластические потребности организма космонавтов и способствовали поддержанию необходимого для выполнения программ полетов достаточного уровня физической и умственной работоспособности.
По программе «Мир-Шаттл» совместно с американскими специалистами был разработан рацион питания, состоящий на 70 % из российских и на 30 % из американских продуктов.
Работы по обеспечению питанием экипажей станции «Мир», отработанный рацион питания и технические средства заложили основу для системы обеспечения питанием экипажей Международной космической станции (МКС).
Подходы к формированию рационов питания для длительных полетов и организации системы питания, реализованные в период эксплуатации станции «Мир», приняты международными партнерами для обеспечения экипажей МКС.
Положительный опыт разработки совместных российско-американских рационов питания экипажей 18, 21-25-х экспедиций на борту орбитальной станции «Мир» был взят за основу и реализовался при обеспечении экипажей с первой по 19-ю экспедицию МКС, для которых был разработан совместный российско-американский рацион, состоящий на 50 % из российских и на 50 % из американских продуктов. Российские космонавты и американские астронавты положительно оценивали такое совмещение продуктов.
Параллельно продолжались работы по расширению ассортимента продуктов, в том числе продуктов направленного профилактического
действия для использования на отдельных этапах полета. Расширение ассортимента позволило осуществить поэтапный переход от шести-суточного РП к восьми-, десяти-, 16-суточному совместному российско-американскому рациону.
С целью наиболее полного удовлетворения индивидуальных вкусов в качестве психологической поддержки проводили проработку возможности использования в питании дополнительных наборов продуктов промышленного производства.
Начиная с 20-й экспедиции по совместному решению стран-партнеров МКС питание экипажей стало обеспечиваться рационами только из национальных продуктов, т. е. российские экипажи перешли на питание российскими продуктами, американские экипажи, соответственно, американскими продуктами. При этом сохранилась возможность заказа продуктов-партнеров в виде бонусов.
В целях дальнейшего совершенствования питания космонавтов МКС разработан и поставляется в настоящее время на МКС 16-суточ-ный рацион питания, состоящий из основной и дополнительной частей. Основная часть рациона со среднесуточной калорийностью 2015 ккал обязательна и неизменна для членов всех экипажей. В состав основной части РП входит порядка 140 наименований продуктов. Для питания космонавтов всего разработано около 300 наименований продуктов. Дополнительная часть, калорийностью до 1000 ккал, формируется по индивидуальным вкусам из штатных продуктов и продуктов промышленного производства, отбираемых по строго определенным требованиям.
Результаты проводимых НИИ ПП и СПТ научных разработок реализуются при осуществлении космических полетов в ходе выполнения Федеральной космической программы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Основные этапы разработки рационов питания для космонавтов: Сб. науч. трудов ВНИИ ПП и СПТ/ Л.М. Фрумкин [и др.]. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. -С. 3-7.
2. Совершенствование рациона питания космонавтов с учетом опыта длительных экспедиций: Сб. науч. трудов ВНИИ ПП и СПТ/К.А. Степч-ков [и др.].- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - С. 7-12.
3. Добровольский, В.Ф. Питание космонавтов: Монография/В.Ф. Добровольский. - М., 2000.
