ВведениеРазработка технических решений по повышению эффективности продовольственного обеспечения Вооруженных сил Российской Федерации (ВС РФ) и их применение в органах продовольственной службы обуславливают необходимость создания технологий, направленных на обеспечение хранения продовольствия,  производство  консервированных и концентрированных продуктов питания, улучшение качества организации питания, а также совершенствование  процессов   приготовления пищи на полевых технических средствах продовольственной службы (ПТС ПС).Общая структура и состав технологических решений по реализации приведенных задач показаны на рис. 1.Особая роль среди этих технологических решений принадлежит технологиям  производства и хранения продовольствия для группировки войск (сил) в районах Крайнего Севера и Арктической зоне Российской Федерации (КС и АЗ).К ним относятся:Технология магнитострикционной очистки муки, подготовки комплексной мучной смеси повышенной пищевой ценности (ППЦ), прессования макаронного теста и акустической сушки в псевдоожиженном слое [1];Технология интенсификации производства макаронных изделий с использованием ультразвукового воздействия и инфракрасного излучения;Технология инактивирования и прекращения микробиологических и аэробных процессов в продуктах питания;Способ электростимуляции парного мяса.В целях расширения ассортимента продуктов питания, повышения пищевой ценности и витаминизации продовольственного пайка для военнослужащих, проходящих службу в районах КС и АЗ РФ, предложена «Технология интенсификации производства макаронных изделий с использованием ультразвукового воздействия и инфракрасного излучения». Объекты и методы исследованияПредлагаемая     технология,            в      сравнение     с      Технологические решения  производства продовольствия  Технология магнитострикционной очистки муки, подготовки комплексной мучной смеси повышенной пищевой ценности, прессования макаронного теста и акустической сушки в псевдоожиженном слое.    Технология интенсификации производства макаронных изделий с использованием ультразвукового воздействия и инфракрасного излучения.     Технологические  решения по улучшению организации питания Способ низкотемпературногозапекания                      мясных и рыбных блюд. Технология ускорения процесса созревания и приготовления мясных полуфабрикатов. Технология разработки адаптогенов для повышения резистентности организма человека при адаптационном напряжении в районах КС и АЗ. Способ увеличения содержания пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ в рационах и пайках. Технологические решения  Технологические  решения по модернизации ПТС ПС Технологические решения по производствухлеба Технологические  решения по хранению продовольствия Технология повышения коэффициента полезного действия теплового блока полевой кухни за счет снижения теплоотдачи стенок корпуса. Технология инактивирования и прекращения микробиологическихи аэробных процессов в продуктах питания. Технологические  решения ускорения процесса созревания мяса Способ модернизации конструкции малолитражной кухни в целях повышения эффективности отдачи энергии от продуктовсгорания при снижении температуры уходящих газов.  производства мелкоштучных хлебобулочных изделий с повышенными сроками хранения. Способ тендеризации мяса. Способ реализации объемно-капиллярного испарения для повышения эффективности сжигания топлива. Способ повышения функциональных возможностей работы средств приготовления пищи за счет использованияметода пиролизного горения твердого топлива. Способ воздействии электрического поля на кинетику процесса горения с целью повышения эффективности сжигания жидкого топлива. Способ воздействии электрического поля на кинетику процесса горения. Технологиясепарированной очистки от примесей, электрогидравлического размола зерна и электроконтактной выпечки хлеба. Рисунок 1 – Структура и состав технологических решений по повышению эффективности продовольственного обеспечения Вооруженных сил Российской Федерации Figure 1 – The Structure and composition of technological solutions for improving the food security of the Armed Forces of the Russian Federation  Макаронный пресс(УМ-0,4,магнитострикционный ультразвуковой излучатель ПМС-4–22,частота УЗ – 22 ± 0,5 кГц; интенсивность 1,5–2 Вт/см2;амплитуда 30 мкм; Р ˃ 10 Мпа). Оборудование для прессования полуфабрикатов макаронныхизделий Измельчитель говяжьей печени(коллоидная мельница К6-ФКМ, производительность – 50 кг/ч, размер ячейки – 150 мкм). Оборудование для подготовки исходного сырья Romanchikov S.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 96–104   Устройство для сушки макаронных изделий (УДСМИ-3,   ультразвуковой аппарат «Соловей»УЗАГС-0,3/22–Ов, мощность колебаний – 300 Вт, частота 22 ± 1,65 кГц, интенсивностьколебаний (1 м) не менее – 175 дБ, время непрерывной работы – 8 ч. ТЭН инфракрасного излучения, диапазон  инфракрасногоизлучения – 3,6 мкм). Оборудование для сушки полуфабрикатов макаронных изделий    Устройство дляультразвуковоймагнитострикционный обработки муки (вибрационный стенд, ультразвуковой излучатель«ПМС-0,1/44»,частота УЗ – 22–2,5 кГц;амплитуда – 10 мкм;интенсивность – 10 Вт/см2). Рисунок 2 – Модернизированное технологическое оборудование для производства макаронных изделий с говяжьей печенью Figure 2 – Modernized technological equipment for the production of pasta with beef liver  существующей технологией и технологией магнитострикционной очистки муки, подготовки комплексной  мучной  смеси  повышенной пищевой  ценности,  прессования   макаронного теста и акустической сушки в псевдоожиженном слое [1] отличается тем, что для витаминизации и обогащения животным белком можно использовать обогащающую добавку – говяжья печень (сырая, охлажденная) в объёме 30 % (к массе продукта). Измельчитель Мукомольная машина, Ворошитель, Ультразвуковой   магнитострикционный излучатель (интенсивность – 10 Вт/см2)  o п е р а ц и и  1Подготовка ингредиентов Измельчение печени говяжьей   Взвешивание, просеивание, очистка, магнитнаяи магнитострикционная очистка (обработка) пшеничной муки       Технология основана на использовании следующего технологического оборудования: измельчителя говяжьей печени; устройства для ультразвуковой   магнитострикционный   обработки муки;      макаронного             пресса;          устройства            для ускоренной сушки макаронных изделий (рис. 2). Результаты и их обсуждение W муки – 13 %; Клейковина не ˃ 25 %; t муки – 10–20 ºС; Размер частиц ˃ 150 мкм;W печени – 15 %. Для удаления излишней влаги из консистенции технологического    полуфабриката (теста), включающего измельченную говяжью печень, в состав технологического оборудования входит источник инфракрасного излучения. Необходимость его применения обусловлена более высоким значением влажности говяжьей печени (вода – 71 %), чем в сублимационном мясе (вода – 7 %), которое применялось в раннее рассмотренной технологии [1],   Макаронный пресс частота УЗ – 22 ± 0,5 кГц;Интенсивность 1,5–2 Вт/см2; А УЗ – 20 мкм; Р ˃ 10 МПа. Приготовление макаронного теста.Замес Дозатор. Смеситель Дозирование  ингредиентов 30:70; W теста – 26–28 %;t воды – 25 ºС. 2                                                                     уз 3 Прессование. Обдувка. Нарезка Стабилизация. Охлаждение t возд. – 25–30 ºС; W мак изд – 60–65 %; τ стаб – 3–4 часа;τ охл – 1 час; S воздуха – 1 м/с. t возд. – 25 ºС;W возд. – 60–70 %;W пми – 24–26 %;t пми – 60 ºС. τ 1 этап – 2 мин;t возд. +95 ºС; W возд. 95 %;τ 2 этап – 53 мин;t возд. – 60 ºС; W возд. 70 %;W мак изд – 11 % 4 Сушка Автомат упаковочный. Устройство для сушки МИI УЗ – 140 дБ. Частота 22 + 1,65 кГц. Устройство для сушки МИ.I УЗ– 140 дБ. Частота 22 + 1,65 кГц, Диапазон ИИ – 3,6 мкм. W мак изд – 11 %; Фасовка в пакеты с азотом Т е х н о л о г и ч е с к и е П а р а м е т р ы   т е х н о л о г и ч е с к и х   о п е р а ц и й 6Отбраковка. Упаковка  Рисунок 3 – Технологические процессы в предлагаемой технологии интенсификации производства макаронных изделий с использованием ультразвукового воздействия и инфракрасного излученияFigure 3 – Technological processes in the proposed technology of pasta production with the use of ultrasound and infrared radiation Романчиков С. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 96–104Таблица 1 – Основные преимущества технологии интенсификации производства макаронных изделий с использованием ультразвукового воздействия и инфракрасного излученияTable 1 – The main advantages of the technology for intensification of pasta production with the use of ultrasound and infrared radiation ЭтапыПреимуществаПодготовка ингредиентовМинимизирует попадание в тесто бактерий кишечных палочек, патогенных микроорганизмов и плесени.Сокращает время подготовки обогащающей добавки.Снижает количество воды, используемой для замеса.Приготовление макаронного тестаПозволяет использовать добавку, содержащую животный белок – 17,9 г и ретинол (витамин А) – 8,2 мг  в 100 г продукта.Позволяет использовать пшеничную муку с низким содержанием клейковины.Обеспечивает равномерность распределения частиц говяжьей печени в объеме изделий, что повышает прочность макаронных изделий.Прессование макаронного тестаСпособствует механоактивации и деагломерации в процессе компактирования (упрочнение связей частиц муки с говяжьей печенью) частиц муки в изделии.Уменьшаются процессы трения, что снижает температуру в процессе прессования технологических полуфабрикатов.Снижает в 2–5 раза силы трения и давление в матрице и шнековой трубе макаронного пресса.Увеличивает пластичность и снижает внутренние напряжения.Повышает предел прочности макаронных изделий при заметном снижении гигроскопичности.Выделяемая влага на поверхность полуфабриката является своеобразной смазкой при проходе технологического полуфабриката через фильеры матрицы.Увеличивается ресурс пресс-формы на 30–40 %.Сушка полуфабрикатов макаронных изделий ППЦИнтенсификация процесса на 24–26 % при одновременном повышении прочности готовых изделий на 20–25 %.Снимаются напряжения между внешними и внутренними слоями структуры макаронных изделий вибрационным способом.Позволяет осуществить щадящие изменения структуры белков и углеводов в макаронном тесте.Снижается микробиальное обсеменение (рН более 4)Снижается влагопоглощение, повышаются потребительские свойства и санитарно-гигиенические показатели макаронной продукции за счет пастеризации.Стабилизация полуфабрикатовПовышается прочность макаронных изделий, за счет минимизации микротрещин на поверхности.Отбраковка и упаковкаУвеличивается срок хранения макаронных изделий. Уменьшается ломкость при транспортировке и хранении.   и способностью инфракрасного излучения длиной волны λ 0,77–15 мкм значительно глубже проникать во внутренние слои полуфабриката.Принципиальная схема технологических процессов в предлагаемой технологии показана на рис. 3.Сущность технологии заключается в реализации следующих технологических процессов.Подготовка ингредиентов:измельчение печени говяжьей до тонкоизмельчён- ного  фарша  с  частицами  размером  не   более 150 мкм [2];подготовка пшеничной муки: взвешивание на весах, рыхление и насыщение муки кислородом (аэрация муки), отделение от муки посторонних включений, магнитострикционная очистка (механическое повреждение поверхности микроорганизмов (деформация структуры грибков, плесени, бактерий)).Приготовление макаронного теста.В соответствии с рецептурой производится дозирование ингредиентов в соотношении: мука пшеничная высшего сорта – 70–73 %; обогащающая добавка (говяжья печень) – 27–30 %, содержащая животный белок – 17,9 г и витамин А (ретинол), в количестве 8,2 мг на 100 г продукта.Основные преимущества предлагаемой техно- логии показаны в табл. 1. Для определения состава ингредиентов и их количества используется разработанная программа [3–5],    результаты     вычислений     представлены в табл. 2.Смешивание ингредиентов осуществляется в течение 15–18 мин при подаче воды для замеса температурой 22–25 °С. Тесто доводится до влажности 34–36 % [6–9].Прессование   макаронного   теста.   На данном этапе макаронное тесто с обогащающей добавкой прессуется  при  давлении  (Р  ˃  10  МПа) в виде трубчатых изделий диаметром 6 мм в поле ультразвука, воздействие  которого  осуществляется в     зоне     макаронной     матрицы     с     частотой22 ± 0,5 кГц, интенсивностью 1,5–2,0 Вт/см2, амплитудой 20 мкм. После прессования полу- фабрикаты обдуваются воздухом температурой 22–25 °С и нарезаются длиной 250 мм [11–14]. Принципиальная схема технологического процесса прессования полуфабрикатов макаронных изделий представлена на рис. 4.Макаронное тесто, содержащее  пшеничную муку мягких сортов и добавку (говяжью печень), имеет относительно низкую долю основного структурообразующего компонента изделий – клейковинных  белков.  В  результате  прессование Romanchikov S.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 96–104Таблица 2 – Сравнительная характеристика пищевой ценности макаронных изделий, изготовленных по традиционной и предложенной технологиямTable 2 – Comparative characteristics of the nutritional value of macaroni products manufactured according to the traditional and the proposedtechnologies №   Вещество п/пМакаронные изделия с говяжьей печеньюТрадиционные макаронные  Сравнительная изделия                                    характеристика1.     Вода, г11,013,0 2.     Белок, г12,9310,8+ 2,133.     Жир, г2,021,3+ 0,724.     Насыщенные жирные кислоты, г                   0,530,2+ 0,335.     Калий, мг168,5122,1+ 46,46.     Натрий, мг33,33,1+ 30,27.     Фосфор, мг154,486,2+ 68,28.     Аскорбиновая кислота, мг9,90,0+ 9,99.     Ретинол, мг2,460,0+ 2,4610.   Каротин, мкг0,30,0+ 0,311.   Витамин Е, мг3,10,0+ 25,812.   Витамин В12, мг18,10,0+ 18,113.   Ниацин, мг3,541,2+ 2,3414.   Энергетическая ценность, ккал                     271,9334– 62,1  полуфабрикатов макаронных изделий под воздействие ультразвука на молекулярном уровне происходит более плотная укладка макромолекул макаронного теста и улучшаются физические свойства макаронных изделий [15].Процесс сушки включает в себя два этапа. Первый этап – сверхвысокотемпературный. Осу- ществляется в течение 2 мин при температуре воздуха+95 °С, влажности 95 %, уровне звукового давления  5 140 дБ, интенсивности инфракрасного излучения 3,6 мкм. Второй этап – высокотемпературный. Он осуществляется в течении 53 мин при температуре+60 °С, влажности 70 %, уровне звукового давления140 дБ, интенсивности  инфракрасного  излучения 3,6 мкм. До влажности готовых изделий 11 % (рис. 5) [16, 17].Сушка макаронных изделий в предлагаемой технологии эффективнее существующей за счет комплексного воздействия инфракрасного и ультразвукового излучения на технологический полуфабрикат. 6  220ВИнтенсифицируя     процесс     парообразования и подвижности частиц теста ультразвуком и инфракрасным    излучением    во     всем     объеме,   Зона выдасм поверхн вливания воды и ачиванияости фильеры        Зона создания давления шения трения  частиц (белков, дов, жиров и др.) находящихся вебательном движении    Зона Подача тестаиз загрузочнойкамеры   Зона разрыва крахмальных зерен  дос ахаров (ди -с ахаров)  Направление воздействия УЗ 1 Р Зона выхода жидкости, газов (Н2О,С2О, азот), и кислот наповерхность и их испарение привыходе за счет сжатия-разжатия отвоздействия УЗ7 20000гц Шнековая труба S нач – 1 м/с АзотS кон – 0,95 м/сС2О Н2О Зона загрузки и движения теста Зона уменьуглевокол Зона уплотнения электронных цепей, за счетуменьшения в 2 раза трения между молекулами снижения скорости выходаполуфабриката МИ за счет выделения влаги и уплотнения структуры    2                                    3                                     4Рисунок 4 – Принципиальная схема технологического процесса прессования полуфабрикатовFigure 4 – The schematic diagram of the technological extrusion process Романчиков С. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 96–104 повышенного и разреженного давления, играя роль насоса влаги из глубинных слоев.Кроме  того,  ультразвук  увеличивает  интенсив- ность теплообмена в 2–2,5 раза за счет завихрений и  создания  в  результате  этого  утонченного  слоя паровоздушной смеси на поверхности изделий. Это резко снижает термическое сопротивление передачи теплоты  от  сушильного  воздуха  и  способствует активной денатурации и обезвоживанию белков [20]. Основными действующими факторами ускорения сушки                   являются           повышенный             коэффициент теплоотдачи   и   снижение   вязкости   жидкости   от ультразвука,  что  ускоряет  перемещение  влаги  покапиллярам из глубины теста на поверхность.При  интенсивности  ультразвука  140   дБ   из- за пульсации давления происходит сильная турбулизация приповерхностного слоя увлажненного воздуха и отрыв его от изделия, происходит активное удаление влаги в объеме камеры [21].Также вибрационное ультразвуковое воздействие Рисунок 5 – Изменение физико-химических показателей макаронных изделий в процессе сушкиFigure 5 – The change in the physico-chemical properties of pasta in the drying process удается добиться структурного видоизменения высушиваемых макаронных изделий, более плотной укладки длиннополимерных молекул теста и снижения количества микротрещин [18, 19].Комплексное воздействие ультразвука и инфракрасного излучения не только значительно сокращает весь производственный цикл, но и повышает качество изделий: прочность, снижаются влагопоглощение и потери питательной ценности при хранении; готовые изделия не слипаются при варке; сохраняют правильную форму; существенно повышаются санитарно-гигиенические показатели за счет пастеризации.Во время сушки акустические колебания проникают в поры и трещины макаронных изделий и   создают   в   них   быстро   сменяющиеся   зоны ведет к формированию более монолитной структуры изделия.Следует отметить, что быстрая сушка без ультразвука приводит к деформации и разрушению изделий, а более медленная сушка ведет к микробиологической порче.Стабилизация макаронных изделий отличается от известных технологий тем, что процесс осуществляетсявтечение 150 минутподвоздействием ультразвука (уровень звукового давления 140 дБ), непосредственно в устройстве для ускоренной сушки  макаронных  изделий  при  скорости  воздуха1 м/с и температуре внутри сушильной камеры 25–30 °С. Охлаждение макаронных изделий происходит  в   течение   1   часа   за   счет   подачи в сушильную камеру воздуха с температурой окружающей среды при воздействии ультразвука. Это значительно ускоряет процесс стабилизации напряжения между внешними и внутренними слоями и позволяет значительно снизить интенсивность биологических процессов (рис. 6).     100 90 80  Влажность, % 70  60 50 40 30 20 10 0 70  Су шильна я камера Влажно сть возду ха внутр и сушиль ной каме ры Динамик а темпер атуры М И при ст абилиза ции и охл ждении Т емперат ура внутр и сушил ьной кам еры Динам ка влаж ности М И при ст абилизац ии и охла ждении Процесс  стабилизации Процесс  охлаждения а и 60   Температура, °С 50  40 30 20 10 060             75            90            105           120           135           150           175           190           210           240           270Время, τ мин температура                   влажность                  температура суш камеры                    влажность суш камеры  Рисунок 6 – Динамика физико-химических показателей макаронных изделий в процессе стабилизации и охлажденияFigure 6 – The dynamics of physico-chemical properties of pasta in the process of stabilization and cooling Romanchikov S.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 96–104 Технологический процесс отбраковки лома макаронных изделий и их упаковка отличаются от традиционнойтем, чтоосуществляетсявтермопакеты с использованием азота. Масса термопакета 5 кг. ВыводыМодернизация технологического оборудования позволила обеспечить: возможность производства макаронных изделий с животным белком, (обога- щающая добавка говяжья печень в объёме 30 %), что обеспечило повышение содержания питательных веществ (в частности ретинола – витамина А, минеральных веществ, микроэлементов, омега-3 и омега-6 жирных кислот), из муки хлебопекарной мягких сортов; уплотнение структуры полуфабри- ката и уменьшение его ломкости, при одновремен- ном повышении предела прочности готовых изделий на 20–25  %;  улучшение  потребительских  свойств, а    также    санитарно-гигиенических    показателей макаронной продукции за счет ее пастеризации; снижение влагопоглощаемости и потерь питательной ценности при хранении; производство качественных макаронных изделий влажностью 11 %, актуальных для питания военнослужащих в районах Аркти- ческой зоны; расширение ассортимента продуктов продовольственного пайка и повысить пищевую ценность без увеличения массы продовольственного пайка. Конфликт интересовАвтор заявляет об отсутствии конфликта интересов. БлагодарностиВыражаю благодарность профессорско- преподавательскому составу кафедры  «Процессы и аппараты пищевых производств» ИТМО города Санкт-Петербург.