Пища космонавтов



Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1



Проект

«Пища космонавтов»

Выполнил: учащийся 10-А класса

Довгаль Александр

Руководитель проекта:

Минина С. Н.

г. Азов

2014 г.

Содержание проекта:

Введение ………………………………………………………………………… 3

Требования, предъявляемые к пище космонавтов …………………….. 4

Испытания космического продовольствия …………………………….. 6

Расцвет индустрии орбитального питания …………………………….. 7

Космическая еда сегодня ………………………………………………… 8

Сублимационная сушка продуктов …………………………………… 10

Основы рационального питания ………………………………………. 11

Космическое меню ……………………………………………………… 12

Новое поколение космического продовольствия …………………….. 14

Заключение …………………………………………………………………….. 15

Список использованной литературы ………………………………………… 16

Введение.

На мой выбор темы исследования повлияло много интересных и актуальных факторов: повышенное внимание средств массовой информации на качество пищевых продуктов, на их изготовление, условия хранения, «среду обитания».

Питание – это основное условие существования человека, а проблема питания является главной проблемой человеческой культуры. Количество, качество и ассортимент потребляемых пищевых продуктов, а также своевременность и регулярность приема пищи главным образом влияют на человеческую жизнь. Правильное питание – это важнейший фактор здоровья, который влияет на работоспособность человека и процессы жизнедеятельности, определяет длительность жизни.

Порой сложно бывает организовать разнообразное питание при большом обилии продуктов в магазинах. А как же организовано питание на орбите при длительных космических полетах? Чем питаются на орбите? Как принимать пищу в условиях невесомости?

Цель работы: изучить проблему организации космического питания.

Задачи:

Изучить историю производства космической еды.

Найти и изучить нормы питания космонавтов.

Проанализировать материалы и выявить изменение рациона питания космонавтов с начала пилотируемой космонавтики по настоящее время.

Изучить способы приготовления космической пищи и ее хранение.

Найти заводы для изготовления космического питания.

Найти по возможности и апробировать готовую продукцию.

Использовать тему исследования в образовательных целях.

Методы:

Поисковый.

Сравнительный.

Аналитический.

Выбранная тема является актуальной, значимой и перспективной. Объектом исследования является пища, используемая для питания космонавтов. Предметом исследования – физические, химические и биологические процессы, применяемые при создании космической еды.

Средствами реализации задач послужило изучение статей о первых космонавтах из печатных изданий, научная литература, а так же интернет-ресурсы.

Требования, предъявляемые к пище космонавтов.

Один из заводов, который создает еду для космонавтов, находится в городе Видное под Москвой. Продукты этого завода пробовал Ю. А. Гагарин. Завод производил для космонавтов пирожки с различными начинками, протертые супы, соки, хлеб, карбонат, котлеты, мясо в вакуумной упаковке. Затем питание космонавтов заменили консервами, а в начале 70-х годов прошлого столетия продукты подвергались промежуточной сушке и сублимации.

Основной задачей пищевой промышленности стала разработка новых методов обработки и упаковки пищи, которая должна быть легкой, питательной, содержать мало грубых, не перевариваемых веществ и быть похожей на натуральные продукты питания. Сложность задачи можно представить, зная, условия механического и теплового воздействия, хранения космической пищи. Согласно требованиям, предъявляемым к пище для космонавтов, она должна оставаться неизменной в следующих условиях:

Температура, °С

от — 5 до + 60

Давление, атм

1,4 — 7•10-10

Относительная влажность, %

30 – 90

Состав атмосферы

Чистый кислород

Акустические шумы, дБ

Частота, Гц

135

35 – 4800

Гравитация

Близкая к невесомости в течение продолжительного периода времени

Основными требованиями к системе питания для кратковременных полетов стали:

— рационы питания должны быть соотносимы энерготратам космонавтов и полноценны по составу пищевых веществ, необходимых для обеспечения обменных процессов в организме на оптимальном уровне;

— продукты, из которых состоит рацион питания, должен обладать соответствующими пищевыми качествами;

— неусвояемые вещества должны содержаться в продуктах в незначительных количествах;

— объём и вес продуктов должны быть минимальными;

— пища должна оставаться доброкачественной на протяжении всего полета;

— должны быть созданы условия для приема пищи в условиях невесомости;

— рацион питания должен состоять из продуктов, готовых к употреблению без дополнительной обработки, нарезки и без подогрева в полете. Пища не должна быть источником загрязнения среды мелкими частицами, которые могли бы попасть с вдыхаемым воздухом в дыхательные пути;

— пищевые продукты должны сохранять доброкачественность при хранении на борту корабля, имеющего температуру воздушной среды 20-25°С. Скоропортящиеся, свежеприготовленные продукты и готовые блюда для этих условий являются малопригодными.

Таким образом, идеальной пищей на орбите могли бы стать питательные таблетки, которые должны полностью усваиваться и при этом не требовать времени на прием. Ученые сумели разработать способы получения портативной и совершенно готовой к употреблению пищи. По рекомендации медиков консервные заводы изготовили научно обоснованный космический обед из трёх блюд из девяти продуктов с ограниченными сроками хранения. Это были мясные, мясорастительные продукты, соки, упакованные в алюминиевые тубы и подвергнутые тепловой стерилизации в автоклавах, и пшеничный хлеб в виде небольших буханок круглой формы. В каждой тубе содержалось около 160 г продукта.

В результате исследований был сделан вывод, что энергосодержание суточных рационов космонавтов при первых полетах кораблей «Восток» должно быть на уровне 2800 ккал/сут. Суточный рацион содержал около 100 г белка, 118 г жиров и 308 г углеводов. Для профилактики дефицита витаминов при воздействии стресс-факторов полета в рацион были включены поливитаминные драже. Драже включало витамины (в мг) С – 100, Р – 50, В – 2, В – 2, В – 2, РР – 15, пантотеновую кислоту – 10, Е – 5.

Испытание космического продовольствия

В США и СССР разработали космическую пищу, которая удовлетворяла сложным требованиям и имела следующий состав: 17% белка, 32% жиров и 51% углеводов. Американские космонавты получали в своем рационе 2800—3200 ккал на человека в день. Советские космонавты получали приблизительно такое же количество продуктов, но для полетов, в которых планировался выход из космического корабля, суточная калорийность питания повышалась до 3600 ккал.

Изучив СМИ, я узнал, что Ю. А. Гагарин во время своего полета питался гомогенизированными продуктами, изучил его меню, состоящее из девяти блюд. Первым полноценный космический обед съел Герман Титов: стакан овощного супа-пюре, печеночный паштет, стакан сока из черной смородины. За двадцать пять часов полета он трижды ел, но после приземления жаловался на «голодное» головокружение.

Медики объяснили жалобы космонавта влиянием невесомости, а диетологи полагали, что причиной головокружения был голод. Молодой здоровый мужчина, работающий в экстремальных условиях, получал однообразную жидкую пищу, в недостаточных количествах.

Следующие космонавты, возвращаясь с орбиты, прямо и недвусмысленно утверждали, что голодают при таком рационе, что мешает нормальному труду. Тогда в меню космонавтов кораблей «Восток-3»,»Восток-4», «Восток-5», «Восток-6», «Восход-1», «Восход-2» внесли изменения. В меню добавили говяжий заливной язык, пирожки с рыбой, украинский борщ, антрекоты, котлеты и куриное филе, а также сандвичи с паюсной и кетовой икрой, кусочки спинки воблы, свежие продукты. Одновременно конструкторам пришлось решать техническую задачу по выведению экскрементов.

Была создана большая кооперация, состоящая из более 20 научных и производственных организаций пищевой, мясомолочной, химической и других промышленностей. Были созданы общеукрепляющие, насыщенные витаминами пастилки из винограда сорта «изабелла»: такие «виноградинки» даже водой не нужно было запивать – они сами таяли во рту. Другим орбитальным укрепляющим и тонизирующим средством стал чай. Чай включили в космический рацион, результаты оказались просто блестящими: космонавты чувствовали себя прекрасно, ощущали бодрость и прилив сил.

Разработке космического питания уделялось огромное внимание. Для рациона космонавтов использовались специально приготовленные и выпущенные в специальных упаковках продукты. Они отличались безупречным качеством, должны оставаться съедобными долгое время и при любых условиях хранения.

Образцы продуктов закладывали в специальные термостаты и держали там несколько лет, время от времени делая лабораторные анализы. Такая апробация занимала очень много времени.

Расцвет индустрии орбитального питания

Индустрии орбитального питания наибольший расцвет получила в начале 80-х: тогда ассортимент включал более 200 наименований продуктов. Впоследствии созданная Советским Союзом гигантская кухня практически остановилась из-за сокращения финансирования. Поскольку производство космической еды — вещь затратная, переоборудовать цеха для нужд широкого профиля не получилось.

В 1991-1992 годах ситуация стала едва ли не критической. Сбалансированный рацион перестал быть разнообразным, от космонавтов поступали жалобы, а разработчики питания пытались изыскать деньги на проведение дальнейших работ. Тут на помощь пришли американцы. Заключенное в 1994 году соглашение Гора – Черномырдина о совместных российско–американских программах «Мир» — «Шаттл» предполагало и сотрудничество в области космического питания. К этому времени у американцев были только три долгосрочные экспедиции, самая продолжительная из которых длилась 90 суток. В их экспедициях использовались в том числе глубокозамороженные продукты, превосходившие качеством консервированные. Помимо замороженных продуктов американцы использовали в космосе и продукты, выпускаемые для нужд армии.

В США для космической еды используются продукты массового потребления. NASA всего лишь проводит проверку и дополнительную обработку. А Россия по давно утвержденному положению не имеет права использовать продукты массового производства для нужд космоса.

Сейчас, согласно договорённости, российская и американская стороны поставляют в космос продукты на паритетной основе. Прежде чем составить индивидуальный рацион для каждого участника экспедиции, и в Америке, и в России, в Центре подготовки космонавтов, проводится ознакомительная дегустация. Космонавты оценивают предложенные продукты по десятибалльной шкале – те, что набрали пять и меньше баллов, на борт не попадают.

По результатам дегустаций составляется сбалансированный по ассортименту и пищевой ценности рацион, рассчитанный на 8-дневный цикл — спустя 8 дней меню повторяется. Особое внимание специалисты по питанию обращают на людей, которые летят впервые.

Космическая еда сегодня

Проблема с едой для космонавтов всегда беспокоила исследователей. Раньше «космическую еду» упаковывали в тюбики, в настоящее время большинство продуктов производят в порошках и консервах. Для космонавтов в тубах предлагается лишь такая еда, как горчица и кетчуп. Теперь космонавты питаются обычной пищей, предварительно обезвоженной (сублимированной). Космическая пища должна быть легкой и не требовать охлаждения при хранении. Большую часть натуральной пищи по весу составляет вода.

В первых космических полетах, которые длились по несколько часов, космонавты либо не ели вообще, либо брали с собой обычные земные продукты. Когда увеличилось время полета, обойтись без специальной еды было невозможно. Обычные продукты быстро портятся, да и для употребления в невесомости неудобны.

Несколько слов о сублимированной еде: имеет странный внешний вид, отличающийся от других продуктов питания, на ощупь она твёрдая и сухая, запаяна в специальную плёнку. Все напитки сублимированы: имеют порошкообразное состояние.

Питание космонавта дорогостоящее. Сублимация – это сложный и затратный метод приготовления продуктов, особенно когда надо приготовить сложные продукты, состоящие из нескольких компонентов. Некоторые продукты сублимацию не проходят – их отправляют в космос в том виде, в котором космонавты их привыкли употреблять на земле: шоколад и солёные огурцы. На итоговую стоимость блюд влияют испытания, которым эти блюда подвергают.

Упаковку от продуктов в космосе используют вместо тарелки. Перед обедом упаковка с продуктами надевается на специальное приспособление, которое наполняет ее водой. Далее космонавту надо размять пакет руками и сделать срез в верхней части, затем еда выдавливается прямо в рот. Пища космонавтов мелко расфасована. Едят в космосе с закрытым ртом и при включенном пылесосе. Крошка, упавшая в невесомости, перемещается по неизвестной траектории и законам гравитации, останется болтаться в пространстве, и может попасть в глаз, нос, создать опасность задохнуться при попадании в дыхательные пути. Эти же законы и правила распространяются на жидкости.

Сегодня космонавты могут солить и перчить свою еду, но в форме жидкости.

Серьезные проблемы с питанием возникли при долговременном нахождении космонавтов в полете. Ученые обнаружили, что сохранить привычный вкус продуктов сложно. Вкусовые ощущения человека могут поменяться через десять дней пребывания в космосе. В условиях невесомости, у человека меняется обмен веществ, обоняние в космосе притупляется, из-за невесомости носовые каналы засоряются.

Сублимационная сушка продуктов

Сублимационная сушка продуктов (сублимационная вакуумная сушка, или возгонка) — это удаление влаги из свежезамороженных продуктов в условиях вакуума. В настоящее время этот метод сушки продуктов является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее дорогостоящим.

Если пищевой продукт заморозить, а влагу подвергнуть сублимации, то высушенный продукт может храниться, как и обычный сухой продукт, при комнатной температуре. При этом консервированный продукт сохраняет свою питательную ценность, форму, размер, цвет, аромат.

Современную космическую пищу приготовляют главным образом методом сублимационного обезвоживания. Метод сублимации был разработан российским инженером Л. П. Старжинецким, в 1904 году.

Принцип сублимационной сушки основан на физическом факте: при значениях атмосферного давления ниже определенного порога для чистой воды: 6,1 мбар при 0°С вода может находиться только в двух агрегатных состояниях — твердом и газообразном, переход воды в жидкое состояние в таких условиях невозможен. Если парциальное давление водного пара в окружающей среде ниже чем парциальное давление льда, то лед продукции прямо переводится в газообразное состояние, минуя жидкую фазу.

Процесс сублимационной сушки продуктов физически состоит из двух основных этапов (замораживание и сушка продукта) и этапа досушивания.

Первый этап состоит из замораживания продукта при температуре ниже его точки затвердевания. Второй этап – это сублимирование, удаление льда или кристаллов растворителя при очень низкой температуре (сушка продукта). Значительное влияние на качество сухопродукта и на время, которое потребуется для сушки, имеет этап заморозки. Чем быстрее и глубже замораживается продукт, тем менее крупные кристаллы льда образуются в продукте, тем быстрее они испаряются на втором этапе сушки продукта и тем выше качество получаемого продукта. Так как удаление основной массы влаги из продуктов происходит при отрицательных температурах (-20…-30 °С), а их досушивание осуществляется также при щадящем (не выше +40°С) температурном режиме, то в результате чего достигается высокая степень сохранности всех ценных компонентов сырья. Продукты сохраняют вкус, цвет и все полезные свойства.

Преимуществом консервирования является отсутствие добавок химических ароматизаторов, консервантов и стабилизаторов. Продукт становится невесомым, а влажность его при этом не превышает 8%. Вес сублимированных продуктов значительно снижается, что важно при расходах на транспортировку.

Холодильник для хранения сублимированных продуктов не нужен. Продукты упаковываются в трехслойные металлизированные или полиэтиленовые пакеты с азотным наполнением весом от 2 г до 5000 г, в зависимости от продукта.

Основы рационального питания

Великий русский ученый И. П. Павлов говорил, что « …Нормальная и полезная еда есть еда с аппетитом, еда с испытываемым наслаждением». Организм человека находится в тесной взаимосвязи с внешней средой, которая непрерывно воздействует на центральную нервную систему.

Главным фактором внешней среды является пища, переходящая во внутреннюю среду организма и участвующая во всех жизненных процессах. Пища оказывает влияние на состояние центральной и периферической нервной системы, а через нее и на весь организм. Для правильной организации питания необходимо знать значение для человека отдельных пищевых веществ и представлять себе потребность в них в зависимости от возраста, профессии, климата и социально-бытовых условий.

Белки составляют основу жизни, поэтому непрерывное поступление белка необходимо для роста и восстановления тканей, а также для образования новых клеток. Значение белки, входящих в состав пищевых продуктов, не одинаково. К белкам, обладающим высокой пищевой ценностью, относятся белки мяса, рыбы, молока, яиц, а также белки капусты и картофеля. Наиболее ценными по аминокислотному составу, считаются белки овсяной крупы, риса и гречневой крупы. Другие крупы могут обогащаться аминокислотами за счет других продуктов – молока, мяса.

Жиры и углеводы являются главными источниками энергии и определяют калорийность пищи. Они несут функцию защиты белка, который при их достаточном содержании в организме, меньше разрушается. Углеводами особенно богаты продукты растительного происхождения: крупы, овощи, фрукты. Из животных продуктов, некоторое количество углеводов содержится в молоке. Углеводы могут содержаться в продуктах как в виде крахмала, так и в виде различных сахаров. При физическом и умственном напряжении углеводов требуется большее количество.

Кроме белков, жиров и углеводов, к пищевым веществам относятся витамины и минеральные соли. Витамины делятся на группы по их растворимости: витамин С и витамины группы В относятся к растворимым в воде, витамины А, D и Е растворяются в жирах и называются липовитаминами. Витамин С, или аскорбиновая кислота, необходим для правильного роста и развития молодого организма, он повышает выносливость и усиливает сопротивляемость инфекционным заболеваниям и воздействиям внешней среды. Источником витамина С служат фрукты (лимоны, апельсины, мандарины), ягоды (черная смородина, крыжовник, клубника, ежевика, шиповник, брусника), свежие овощи (картофель, капуста, редька, редис, репа, зеленый лук, салат, щавель). Во время термообработки при постепенном повышении температуры и при окислении от воздействия кислорода, воздуха, витамин С легко разрушается. Витамины группы В – В 1, В-2 (рибофлавин), никотиновая кислота (или витамин РР). Недостаток этих витаминов в организме человека влияет на нормальную деятельность нервно-мышечного аппарата и желудочно-кишечного тракта, а также на органы зрения. Лучшие источники витамина В – дрожжи, ржаной и пшеничный хлеб, мясо, молоко, бобовые, орехи и зелень (витамин В1), печень, мясо, сельдь, капуста, томаты (витамин РР и В2). Фолиевая кислота, витамины В6, В12 в больших количествах содержатся в печени. Витамин А способствует правильному развитию костной системы и укреплению органов зрения. Он находится в сливочном масле, молоке, яичном желтке, печени и в овощах – моркови, шпинате, салате, щавеле, которые богаты каротином, превращающийся в человеческом организме в витамин А. Витамин D важен для детского организма. Однако, если взрослый человек лишен нормального солнечного облучения, его организм подвержен серьезным испытаниям. Витамин Е – витамин размножения широко распространен в природе, так как содержится не только в продуктах животного происхождения, но и во многих растительных продуктах.

Космическое меню

На орбите едят практически то же самое, что и на Земле. В меню входят бородинский хлеб, медовые коврижки, ветчина, азу, свинина в кисло-сладком соусе, перепела, судак, сыр, осетрина, зеленые щи и борщ, творог, котлета с картофельным пюре, клубника, печенье, шоколад, чай и кофе. Ставшие символом космического питания тюбики сейчас используются редко – пища в основном расфасована по банкам. Еду разогревают, помещая в специальные ячейки электроподогревателя на рабочем столе, или едят прямо из пакетов.

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 лук, помидоры, чеснок. Яблоки, грейпфруты, апельсины и лимоны готовятся к полёту особым способом. Они проходят санитарную обработку спецрастворами. Благодаря этому их свежесть сохраняется в течение целого месяца. Когда в космос отправился первый китайский космонавт, он взял с собой традиционные китайские лекарственные травы и двадцать специально разработанных видов блюд. Канадцы настаивали на том, чтобы взять с собой на орбиту кленовый сироп, копченого лосося и вяленое мясо.

А вот спиртного в космос не завозят. До 1980-х годов космонавтам поставляли спиртовую настойку элеутерококка и даже тюбики с коньяком для торжественных случаев. Однако в 1980-х годах было решено, что алкоголь, даже в малых дозах, может негативно повлиять на работоспособность космонавтов, а наличие паров спирта в замкнутом пространстве может привести к возгоранию станции, и из рациона его исключили.

В космонавтике всё популярнее становится идея знаменитого Авиценны: пусть твое питание станет твоим лекарством. Функциональное питание — одна из самых актуальных в медицине областей. Продукта, который содержал бы все незаменимые вещества, нет. Диетологи любят переводить всё на белки, жиры и углеводы. Правильный рацион – это пирамида, основание которой составляют крупяные изделия, хлебобулочные изделия. Затем – овощи и фрукты. На ещё более узкой площадке – молочные и кисломолочные продукты. Затем – мясо, рыба, а на самом верху – сласти, алкоголь, деликатесы.

Суточный рацион питания космонавта на борту:

Наименование продуктов

Масса, г

Содержание, г

нетто

воды

белков

жиров

углеводов

1 завтрак:

100

61,8

17,6

13,6

4,7

Бекон рубленный

50

2,5

4,0

9,2

30,1

Картофельное пюре

45

18,9

2,9

1,0

21,0

Хлеб бородинский

50

12,5

1,6

32,6

Десерт фруктовый, слива, вишня

24

20,0

Кофе с сахаром

Итого:

269

95,7

26,1

23,8

108,4

2 завтрак:

100

70,0

18,0

7,0

1,63

Судак пикантный

25

2,4

2,4

2,6

17,6

Галеты «Арктика»

45

1,3

37,8

Сок персиково-черносмородинный с мякотью, с глюкозой

Итого:

170

63,7

20,4

9,6

86,5

Обед:

100

59,8

17,3

20,9

0,4

Паштет перепелиный

30

1,5

6,0



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap sitemap