Інноваційний сухпайок

Добовий харчовий пайок для розвідника важить понад три кілограми. Військові в зоні АТО, йдучи на завдання, нерідко мусять робити вибір між цим пайком і ще однією гранатою. Зазвичай вони приймають рішення не на користь шлунка. Дізнавшись про такі випадки, вчені Інституту технічної теплофізики НАН України взялися розробити добовий пайок, котрий має таку саму калорійність, як і традиційний, але важить лише 500–600 грамів. Необхідний для цього досвід колектив інституту має.

Холодильник навпаки

…А почалося все понад 30 років тому із сокового виробництва. Тоді сік віджимали відсотків на 60, залишаючи так звані вичавки, які містили 40% біологічно активних речовин. В Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) під керівництвом доктора технічних наук Юрія Снєжкіна розробили й запустили у виробництво спеціальну лінію для сушіння вичавок до рівня вологості 4–6%, що у кілька разів менше, ніж зрівноважена волога повітря (16%). Це дало можливість отримати порошок. Понад 1000 рецептів із використанням натуральних порошків науковці розробили разом із фахівцями харчової промисловості. Успіхи вчених­теплофізиків були відзначені Державною премією СРСР.

Після того, як набув чинності сумнозвісний радянський антиалкогольний закон, вичавок не стало, але вчені не перервали досліджень, а переключилися на цільні фрукти й овочі. Відпрацьовували ефективніші режими технології і зрештою отримали порошок уже з яблук, моркви, капусти. Він мав чудові властивості, але процес сушіння потребував дуже багато електроенергії.

– Ми давно займаємося інтенсифікацією тепломасообмінних процесів під час сушіння колоїдних капілярно­пористих матеріалів, до яких належать харчові продукти, – розповідає заступник директора з наукової роботи ІТТФ член­кореспондент НАН України Юрій Снєжкін. – Коли почали впроваджувати свої розробки, зрозуміли, що треба вдосконалювати не тільки техніку, а й технології. У підсумку вдалося створити натуральні порошкоподібні продукти з оздоровчими властивостями для широкого застосування у фармацевтичній, кондитерській,мо­­­­лочній, хлібопекарній та харчоконцентратній промисловостях. Сьогодні перед нами постали непрості виклики – зберегти біологічно активні речовини в продуктах і зменшити витрати енергоносіїв на сушіння.

Із цими завданнями вчені успішно впоралися, що підтверджує аналіз. Нині основні витрати припадають на сировину (42%) і заробітну платню (31%). Енергетичні витрати становлять лише 15%. За словами Ю. Снєжкіна, це дуже хороший показник, адже в сучасних технологіях частка енергоносіїв – майже 50%.

На виставці розробок ІТТФ мені продемонстрували новітню най­ефективнішу у світі сушарку. Це невеличка теплонасосна сушильна установка із замкненою рециркуляцією повітря. Температура сушіння – 40–50°С (оптимально для харчових продуктів); кількість продукту на добу – 100–200 кг; потужність – 1,6 кВт. Та найбільше її досягнення – це питомі витрати електроенергії на випаровування вологи, які становлять 0,3–0,7 кВт/год. Науковці кажуть, що таку теплонасосну сушарку можна порівняти з холодильником, котрий працює… навпаки.

До речі, ще 2000 року в інституті вперше у світі отримали порошок із бананів та ананасів. Сьогодні дві установки, в яких використали тепловий насос, працюють у В’єтнамі, в умовах майже стовідсоткової вологості повітря. До впровадження виробничих ліній українських теплофізиків в’єтнамські фахівці не мали змоги довести процес сушіння до «логічного» завершення – на заваді була тамтешня висока вологість. Тож на допомогу прийшли українські установки. Пізніше науковці ІТТФ поповнили свій арсенал нагород двома Державними преміями України в галузі науки і техніки.

Від напівфабрикатів до кінцевої продукції

Щоб досягнути повноцінної біологічної активності харчування, потрібно вводити до раціону не окремі вітаміни та мікроелементи, а правильно підібрані у кількісному співвідношенні між собою та з іншими харчовими речовинами комплекси. Вони складаються з овочів, фруктів, зернових та бобових культур і містять антиоксиданти, фолати, фітоестрогени та пребіотики, завдяки чому й стають функціональними. На жаль, розробники сучасних технологій, хоч і забезпечують виготовлення харчових продуктів із використанням овочів та фруктів, часто нехтують їхнім різноманітним та корисним хімічним складом.

В Інституті технічної теплофізики на основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень науковці вперше розробили енерго­ефективні теплотехнології з отримання функціональних харчових порошків високої біологічної якості: антиоксидантних, фолатовмісних, фітоестрогенних, пребіотичних. Наразі затверджено нормативну документацію на виробництво нових видів функціональних харчових продуктів, яка була узгоджена з МОЗ України, пройшла державну перевірку й зареєстрована «Укрметтестстандартом». Пріоритети нових способів та обладнання для отримання функціональних порошків і продуктів із них захищені патентами на винахід та на корисну модель.

– Ми створили серію унікальних функціональних композицій та розробили нову класифікацію відповідно до їх функцій в організмі людини, – розповідає одна з авторів розробки, доктор технічних наук Жанна Петрова. – Зокрема, антиоксидантні композиції (на основі каротиноїдів, бетаніну, органічних кислот тощо) блокують процес канцерогенезу. Фолатовмісні – регулюють артеріальний тиск клітин і передавання спадкових ознак від клітини до клітини. Фітоестрогенні – знижують рівень холестерину в крові та ризик раку молочної залози. І, зрештою, пребіотичні композиції стимулюють активність лімфоїдних тканин кишківника, поліпшують біодоступність кальцію.

Зі слів Жанни Петрової (біохіміка за фахом), для того, щоб прискорити процес сушіння і максимально зберегти біологічно активні речовини та ще й зекономити електроенергію, науковці розробили енергоефективні ступеневі режими сушіння. Якщо, наприклад, волога матеріалу становить 86%, можна впродовж 15–20 хвилин давати температуру теплоносія 120°С, що інтенсифікує процес і вдвічі зменшує енерговитрати. Що сухіший матеріал – то менша температура. Так, морква краще сохне за температури 70°С, буряк – 60°С.

Справжнім ноу­хау став винахід учених, що передбачав енергоефективний спосіб підготовки антиоксидантної сировини перед сушінням із заміною теплового оброблення купажуванням (у певних пропорціях буряк змішували із рослинною сировиною, яка стабілізує бетанін). Удалося зберегти 97–98% бетаніну, зменшивши втрати енергоносіїв під час підготовки сировини на 75%. Це справді світовий рекорд!

В основу фолатовмісних композицій науковці поклали зелений горошок, спаржеву квасолю, шпинат. Останні дослідження довели, що понад 80% людей (як із розвинених, так і малорозвинених держав) після 60 років хворіють на фолатозалежну анемію – фолати в процесі зберігання та теплового оброблення руйнуються на 50–70%. Для запобігання цьому фолатовмісну сировину поєднували із сировиною з високим вмістом вітаміну С. Це дало змогу під час сушіння зменшити втрати фолатів на 20–25%. Крім того, стабілізуючи фолати, дослідники стабілізували хлорофіл. Учені радять не купувати сушені трави бурого кольору – це свідчення зруйнованого хлорофілу, від якого немає жодної користі. Шпинат завдяки теплонасосній сушарці залишається яскраво­зеленого кольору.

Незамінними для людини є фітоестрогени, котрі містяться в соєвих продуктах. Високий вміст жиру скорочує термін зберігання подрібненої сої – окислення жирів руйнує інші поживні речовини. В ІТТФ розробили і запатентували спосіб спеціальної обробки сої, що запобігає окислювальним процесам: боби сої поєднують з каротиноїдами, унаслідок чого отримують порошок (соєво­морквяний, соєво­цибулевий, соєво­буряковий, соєво­гарбузовий). Завдяки цьому зберігаються цінні біологічні речовини, які містять соєві боби та овочі.

Для отримання пребіотичних композицій науковці використовували сировину з високим умістом харчових волокон, яких так не вистачає у сучасному харчуванні. Як каже науковий співробітник Жанна Петрова, пребіотики – це харчі й будиночок, в якому живуть пробіотики. Задля цього були розроблені порошки, котрі поєднують понад 50% харчових волокон, але при цьому вони мають і вітаміни, і вуглеводи, і білки, і жири.

За визначенням науковців, харчові порошки – це проміжний етап, напівфабрикати. Вирішили запропонувати споживачу кінцеву продукцію. Розробили напій (кисіль) та страву (гарбузову кашу) швидкого приготування. В Інституті геронтології НАНУ розробка отримала позитивні відгуки.

Перші сотні сухпайків – на передову!

Неоголошена війна на Сході України змусила вітчизняних науковців «очистити від пилу» розробки радянської доби, які виконувалися на замовлення могутнього військово­промислового комплексу колись потужної країни, а потім опинилися на полиці через їх непотрібність, а також вдосконалити й свого часу актуальні роботи, припинені через «залишкове фінансування» наукової галузі в державі. Щоправда, учені ІТТФ під керівництвом академіка Анатолія Долінського намагалися й за несприятливих умов не переривати створення енергоефективних теплотехнологій виробництва функціональних харчових порошків. Зусилля науковців урешті виявилися затребуваними у такому кінцевому продукті, як сухі харчові пайки швидкого приготування для українських військових. Бійці 72­ї механізованої та 95­ї аеромобільної бригад оцінили якість і поживність запропонованих їм страв на «відмінно», а кіборги з Донецького аеропорту назвали борщ від теплофізиків найсмачнішим із того, що їм доводилося їсти на війні…

– Коли ми довідалися, чим насправді харчуються наші солдати на Сході України, жахнулися і засмутилися водночас, – каже Жанна Петрова. – Ми з колегами вирішили розробити добовий пайок, який мав таку саму калорійність, як і традиційний, але був у кілька разів легшим.

Співробітники інституту за особисті кошти закупили продукти, з яких за власними інноваційними технологіями виготовили сухі пайки для українських воїнів. Ось, наприклад, один із них: сніданок – гречана каша з м’ясом; обід – український борщ із м’ясом, картопляне пюре з м’ясом, кисіль; полуденок – гарбузова каша (вона, до речі, дуже сподобалася нашим захисникам); вечеря – овочеве пюре. Спосіб приготування страв дуже простий: до пакуночка із сухою їжею заливають 200 мл окропу, закривають і перемішують. За 3–5 хвилин гаряча страва готова.

Аспірант ІТТФ (заступник командира 72­ї механізованої бригади) передав пайки бійцям своєї, а також 95­ї аеромобільної бригади. Наші хлопці в захваті! Куштували «академічні» пайки і генерали із зони АТО, на запрошення яких Жанна Петрова відвідала полігон на базі 95­ї аеромобільної, що на Житомирщині. Науковці отримали позитивні відгуки і додаткове замовлення. Не так давно «космічну їжу» передали «на випробування» в Донецький аеропорт.

– Три дні українські кіборги харчувалися нашими стравами – передають мені вітання постійно, хоч особисто ми не знайомі, – каже автор розробок Ж. Петрова. – Як потім розповіли волонтери, бійці заливали окропом суху страву, на кілька хвилин клали пакуночок за бронежилет і вже потім смакували борщем чи десертом. Український борщ їм найбільше сподобався.

Трохи про борщ. Сьогодні ідею теплофізиків підхопили жінки­волонтери в багатьох регіонах. Вони сушать овочеві складові, а солдати в зоні АТО вже довершують приготування борщу на свій смак, додаючи туди картоплю, тушонку та інші інгредієнти. Науковці радіють цьому і наголошують, що їхні пайки потрібні найперше там, де немає польових кухонь. У маленькому борщовому пакуночку – увесь необхідний набір національної української страви: від м’яса до зелені, часнику і головного компонента – квасолі.

Науковці­теплофізики продовжують удосконалювати й урізноманітнювати асортимент сухих пайків – їх уже 300 передали для українських воїнів на передову! Поки що це 15 видів супів (обов’язково з м’ясом, висушеним за власною технологією), 12 основних страв, близько 10 видів десертів. Новинка – напій «Бадьорість», в якому збільшено кількість біологічно активних речовин.

Сьогодні на сухі пайки Інституту технічної теплофізики – справжній бум.

– У чому «фішка» наших продуктів для швидкого приготування? – запитує Жанна Петрова і сама відповідає: – У тому, що компонуються продукти спеціальної дисперсності. Добова пропорція співвідношення компонентів збалансована за калорійністю, поживністю та вітамінно­мінеральним складом, а отже, має оздоровчі властивості. Вживаючи такі пайки, додаткових синтетичних вітамінів солдати вже не потребують. Заокеанські аналоги цієї особливості не мають. Ми підбираємо продукти певної дисперсності (стружка, дрібний та крупний порошок) для того, щоб вони швидко і максимально всмоктувалися стравоходом. Розвідники в зоні АТО розповіли, що за 15–20 хвилин після їх вживання почувалися цілком ситими, тоді як після консервів знову хотілося їсти. Будь­яка стружка, отримана на наших сушарках, у воді набухає в 6–8 разів. Іншими словами, на 80% відновлюються клітини харчових продуктів. Ця надзвичайно м’яка технологія стала можливою завдяки інститутському обладнанню. До речі, наші страви куштували й хворі на виразку шлунка – жодних негативних проявів нема.

Де ви, інвестори?

На запитання щодо собівартості продуктів швидкого приготування, які не мають аналогів, в ІТТФ відповіли, що її складно розрахувати через відсутність промислового виробництва. Іще один нюанс. Схожі продукти, котрі є на світовому ринку і ринку України зокрема, мають хімічні домішки. У стравах українських теплофізиків завдяки грамотно підібраним природним стабілізаторам немає жодної «єшки». Це на сто відсотків натуральні продукти, харчі ХХІ століття, які у світі зазвичай дорого коштують. Натомість вітчизняні вчені роблять їх цілком доступними. До речі, делегація німецьких науковців, яка відвідала Інститут технічної теплофізики, була дуже здивована, побачивши і скуштувавши інноваційні страви. У Німеччині такі технології тільки­но починають розробляти…

Розробкою вітчизняних учених, постерно представленою на одній із виставок в Австрії (українське законодавство забороняло науковцям особисто поїхати в службове закордонне відрядження), зацікавилися іноземці. Це легко пояснити, адже сьогодні завдяки унікальності інституту, який має хімлабораторію, що дає можливість створити необхідні теплові режими, теплофізики пропонують виробнику не лише обладнання, технологію і рецептуру, а й кінцевий продукт.

Поки що до розробки науковців інвестори придивляються. На базі інституту є змога запустити промислову лінію з виробництва продуктів швидкого приготування. Для того, щоб запрацював цілий завод, потрібні інвестиції в розмірі 50 мільйонів гривень, які інвестор зможе повернути впродовж року.

І насамкінець. Розроблені в Інституті технічної теплофізики НАН України енергоефективні теплотехнології мають не лише науковий, а й соціальний аспект. Ідеться про формування наукових основ раціонального харчування, забезпечення населення України функціональними оздоровчими продуктами.

Автор: Ірина НІКОЛАЙЧУК