Внеаудиторная самостоятельная работа студентов по физике "Физика и космическая еда"

Разделы: Физика, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (6,9 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


ВВЕДЕНИЕ

Причиной выбора темы исследования послужили декабрьские встречи с ветеранами Байконура (Приложение 1) и как следствие возникший вопрос – что знают о космическом питании студенты нашего колледжа? Я составил и провел анкетирование, результаты которого представлены на диаграмме (Приложение 2). Из 90 студентов (3-и группы СПО первого курса), принимавших участие в анкетировании:

  1. 78% опрошенных знают, что Юрий Гагарин ел в космическом полете,
  2. Но только 40% ответили правильно на вопрос о калорийности питания космонавтов,
  3. 57% затруднились с ответом на вопрос: кто первым из космонавтов съел полноценный обед. При чем, 11% назвали Белку и Стрелку, 23% назвали Ю. Гагарина, 6% – Королева, 3% – Амстронга
  4. Всего лишь 9% указали правильную периодичность приема пищи
  5. А вот 86% студентов считают, что космическая еда упаковывается только в тубы
  6. 40% не знают о главном требовании к космической еде. 37% посчитали – калорийность, компактность. Присутствовали и нелепые ответы: тщательно пережевывать-3%, не просроченность – 9%.
  7. 49% студентов не знают, какую пищу принимают космонавты сегодня. Однако, 20% указали на вкусную и съедобную.
  8. 66% не знают о физических процессах, используемых при создании космической еды.

Результаты анкетирования показали наличие проблемы. А вопрос, что едят космонавты сегодня, заинтересовал меня особенно, как будущего технолога предприятий общественного питания. Ведь условия жизнедеятельности на борту космического объекта требуют особого подхода к рационам питания космонавтов. Я предположил, что для решения проблемы необходимо реализовать несколько задач:

  1. Изучить историю производства космической еды.
  2. Изучить сущность физических процессов, используемых при создании сублимированной космической пищи.
  3. Найти и апробировать готовую продукцию.
  4. Использовать тему исследования в образовательных целях

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

Средствами реализации первых двух задач послужило изучение статей из газет о ветеранах Байконура: Шматове А.П., Грунове А.Н., Молокове А.М., Тарасенко Н.Н. (материалы областной библиотеки), научная литература ([1] Андреев В.В., Трофимук Н.А. Высотное питание // Воен.-сан. дело. — 193 – № 1 – С. 74-79; [2] Карамаев С. Орбитальный голод и космическая еда; [3] Попов И.Г. Питание и водоснабжение // Основы космической биологии и медицины: Совместное советско-американское издание. — М.: Наука, 197 — Т. – С. 35-70.; [4] Пыхова Н. “Космические” продукты: не пережевать!. http://www.reakcia.ru/article/?507; [5] Шарп М.Р. Человек в космосе. М.: Мир, 1970. combat-tour.ru. Космическое питание. http://www.combat-tour.ru/activetours/space_food.shtml) и интернет-источники (связь с магазином E-mail: info@galagala.ru).

ФИЗИКА И КОСМИЧЕСКАЯ ЕДА

Изучив указанную литературу я узнал, что Гагарин во время своего полета питался гомогенизированными продуктами – в его меню их было девять. Первым полноценный космический обед съел Герман Титов: стакан овощного супа-пюре, на второе – печеночный паштет, на десерт – стакан черносмородинового сока. За двадцать пять часов полета он трижды ел, но после приземления жаловался на "голодное" головокружение [2].

Сегодня меню российских космонавтов насчитывает 250 наименований. Космонавты питаются обычной пищей, только предварительно обезвоженной (сублимированной) [5]. Вода составляет 9/10 веса овощей и фруктов и 4/5 веса мяса и рыбы. Если удалить воду, то вес продуктов питания будет значительно уменьшен, а простое добавление воды в такую пищу сделает ее съедобной. Разработка сублимированных продуктов – сложная задача, требующая привлечения широкого круга специалистов, от кондитеров до физиологов и инженеров.

Тюбики сейчас используются для соков и небольшого комплекта питания, используемого в полете к станции. Пища космонавтов мелко расфасована. По признанию самих "небожителей", "еды – на один укус, чтобы не оставить крошек". Дело в том, что любая крошка в невесомости, перемещаясь по известной только ей самой и законам микрогравитации траектории, может попасть в дыхательные пути кого-нибудь из членов экипажа, когда он, например, спит, и стать причиной его смерти. Те же законы и правила распространяются на жидкости [3].

Серьезные проблемы с питанием возникли тогда, когда экипажи станций стали “застревать” в космосе на полгода. Выяснилось, что вкусовые ощущения человека меняются через десять дней пребывания в космосе. Связано это с тем, что на орбите, в условиях невесомости, у человека меняется обмен веществ. Обоняние в космосе притупляется. Из-за невесомости носовые каналы засоряются. Отфильтрованный рециркулирующий воздух как бы издевается над запахами. Обонятельному удовольствию от еды также не способствуют консервные банки и пластиковая упаковка. После нескольких месяцев, проведенных на орбите, острый соус или зубчик чеснока кажутся райской пищей [1].

Современную космическую пищу готовят методом сублимационного обезвоживания – 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 [5]. Принцип сублимационной сушки основан на том физическом факте, что при значениях атмосферного давления ниже определенного порога – "тройной точки" (для чистой воды: 6,1 мбар при 0 градусов Цельсия) вода может находиться только в двух агрегатных состояниях – твердом и газообразном, переход воды в жидкое состояние в таких условиях невозможен. И 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 это замораживание продукта при температуре ниже его точки затвердевания. Причем любых: мяса, творога, сливочного масла, овощей, фруктов. Второй этап – сублимирование, удаление льда или кристаллов растворителя при очень низкой температуре, то есть непосредственно сушка продукта. При этом значительное влияние на качество сухопродукта и на время, требующееся 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 объектов сушки происходит при отрицательных температурах (-20...-30 градусов Цельсия), а их досушивание осуществляется также при щадящем (не выше +40 градусов) температурном режиме, то в результате достигается высокая степень сохранности всех наиболее биологически ценных компонентов исходного сырья. Продукты сохраняют вкус, цвет и все свои полезные свойства. Такие продукты долго хранятся и быстро готовятся: залил водичкой — и порядок. Время восстановления зависит от температуры: чем выше, тем быстрее. Консервирование методом сублимационной сушки не требует добавления каких-либо химических и иных ароматизаторов, консервантов и стабилизаторов и т.п., что является еще одним преимуществом.

Данный факт примечателен тем, что прошедшие сублимационную сушку продукты абсолютно пригодны так же и для детского и для диетического питания. Холодильник для хранения сублимированных продуктов не нужен. Как правило, упаковываются сублимированные продукты в трехслойные металлизированные или полиэтиленовые пакеты с азотным наполнением весом от 2г до 5000г, в зависимости от продукта. При этом срок годности, например, сублимированных плодов, ягод и овощей — 2 года, молочных продуктов — 13 месяцев (Приложение 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучая историю вопроса, связанного с разработками пищевиков и упаковщиков для космических нужд, я пришел к любопытной аналогии с алхимией. В поисках философского камня, превращающего любой металл в золото, средневековые естествоиспытатели сделали немало важных открытий, которыми пользуется современная промышленность и медицина. Так и далекие космические цели начинают оправдывать огромные средства, вложенные в них, возвращаясь уникальными технологиями массового производства. Например, ЗАО “Галактика Инк”, используя технологию приготовления сублимированной пищи, производит для гражданского населения готовые блюда продукции “ГАЛА-ГАЛА”. Через сайт компании я заказал и апробировал некоторые виды блюд (каша гречневая "Гурьевская", перец, смородиновый напиток). Сублимированная пища действительно быстро готовится и хороша на вкус (Приложение 3).

Выступление по теме исследования на конференции студентов колледжа “ПрОЭКТ” (март 2011 г, 2 место) способствовало пропаганде знаний по данному направлению и включению в перечень тем самостоятельной внеаудиторной работы по дисциплинам “Физика” и “Технология приготовления продукции общественного питания”. На областной научно-практической конференции по физике (апрель, 2011 г.) работа “Космическая еда” была отмечена дипломом третьей степени (Приложение 4).

Считаю, что поставленные задачи исследовательской работы я решил успешно.