Репортажи

Коллеги, добрый день!

Вчера мы начали разговор о трёх направлениях барообработки.

• HPP — обработка уже упакованного продукта высоким гидростатическим давлением — с этим мы уже немного разобрались.

Врезка:

Полгода я об этом рассказывал, Александр Ракевич терпеливо объяснял, кто-то начал понимать, кто-то махнул рукой и занялся более понятными проектами... Квинтэссенцией решения таких загадок похоже стал мой пост WorldFood Connect "«...все больше производителей и брендов присоединяются к захватывающему миру гипербарической оксигенации...» 😊. Помните? Особенно картинка всем понравилась... 😊

Однако отвлеклись, продолжим

• HPM — динамическое воздействие на жидкий продукт, в том числе на структуру содержащихся в нём белков;

Врезка:

А вот с этого места, давайте подробней... «И едва я услышал, что некто в белом вещает от имени Странников, я ощутил запах серы и встрепенулся, как старый боевой конь при звуках трубы...» Читали у Стругацких «Волны гасят ветер»? Вот про НРМ это именно то и есть — этот фрагмент статьи доктора Волкова рассказывает как раз о разделе Выставки WorldFood «Функциональные напитки, здоровое питание, органика»

Об этом мы сегодня и поговорим

• HPTP — сочетание высокого давления и температуры — об этом завтра. Как вам интрига?😊

Итак, продолжим.

С HPP всё хотя бы можно представить: большая камера, вода, упакованный продукт, 6000 бар. HPTP тоже звучит логично: к давлению добавили температуру — получили более серьёзную обработку. А вот описание HPM выглядит как фрагмент научно-фантастического фильма «безумного учёного»: «Жидкость под высоким давлением продавливается через алмазную камеру с микроканалами. Возникают кавитация, сдвиговые напряжения, турбулентность и ударные волны».

Прекрасно! Осталось надеть защитные очки, крикнуть: «Не трогайте красную кнопку!» — и спрятаться за лабораторным столом 😊

Сегодня на повестке

Алмазный миксер из 1980-х. Романтика HPM

Если убрать романтику дикого изобретателя, принцип HPM можно объяснить довольно просто. Поясним: HPM — High-Pressure Microjet — это динамическая обработка жидких и полужидких пищевых систем.

В обычной HPP-камере уже упакованный продукт находится под высоким давлением практически неподвижен, давление через воду передаётся равномерно во всех направлениях. А в HPM жидкость, наоборот, заставляют двигаться. Её под высоким давлением направляют через матрицу с очень узкими каналами. Поток резко ускоряется, частицы сталкиваются, испытывают воздействие сдвига, турбулентности и кавитации...

Если совсем по-простому, это не просто могучий пресс и не просто сердитый кухонный блендер. Это очень точный способ заставить жидкий продукт пройти через суровое «технологическое узкое место». После такого воздействия могут измениться размеры частиц и структура белковых образований, а вместе с ними — растворимость, перевариваемость, способность удерживать воду, создавать эмульсию или устойчивую консистенцию.

То есть HPM работает уже не только с безопасностью продукта. Она может изменять само поведение пищевой системы.

Обратите внимание: именно «может». Результат зависит от продукта и правильно подобранного режима.

Зачем пищевой промышленности менять структуру белка

Белок должен не просто присутствовать в количестве, указанном на этикетке. Он должен нормально растворяться, усваиваться и предсказуемо вести себя при производстве и хранении.

Например:

• белковый напиток не должен выпадать в осадок;
• соус или эмульсия не должны расслаиваться;
• растительный белок не должен превращать продукт в песчаную суспензию;
• специализированное питание должно быть не только полезным по расчёту, но и приемлемым по вкусу и консистенции.

Поэтому HPM представляет особый интерес для белковых напитков, растительных альтернатив, эмульсий, функционального, спортивного и специализированного питания.

В материале научного руководителя нашего направления, профессора Волкова, приводятся результаты исследований белков креветки, грецкого ореха, бобовых и гидрогелей. В отдельных экспериментах HPM улучшала растворимость, перевариваемость и другие функциональные свойства белка. Но здесь снова появляется важное слово: «режим».

В одном из исследований хорошие показатели перевариваемости белка креветки были получены после восьми циклов обработки. Когда количество циклов увеличили до десяти, результат начал ухудшаться.

Получается почти жизненная формула😊: Если продукт восемь раз пропустили через алмазную камеру и он стал лучше, это ещё не означает, что после десятого раза он станет замечательным. Больше — не всегда лучше.

Повторим: необходимо подбирать давление, количество циклов, температуру, концентрацию белка, конструкцию матрицы и другие параметры. А затем проверять не только изменение структуры белка, но и вкус, запах, консистенцию, устойчивость при хранении и стоимость обработки.

И снова мы приходим к НИОКР.

Кстати, эта история началась не вчера. После первой публикации коллеги передали нам важное уточнение. Для уральской научной школы HPM — это не стартап с чистого листа. Исследования гидроэкструзии проводились в Институте физики металлов УрО РАН ещё в 1980-х годах. Гидроэкструзию и HPM можно связывать между собой как направления одной физической логики: материал или продукт под высоким давлением проходит через матрицу. Принцип общий, хотя сами объекты совершенно разные. Раньше исследователи работали преимущественно с металлами и другими материалами. Теперь накопленный опыт предполагается развивать применительно к пищевым и биологическим средам.

Разумеется, металлическая заготовка и белковый коктейль — не одно и то же. Но знания о высоком давлении, матрицах и поведении материала возникли не вчера. И получается интересный сюжет: технология из научных работ 1980-х возвращается уже в новом качестве — через современный FoodTech.

В Научно-технологическом центре высоких давлений РАНТ сегодня работают четыре гидростата: от 2500 бар до 20 000 бар. В центре также имеется одна алмазная матрица российского производства. Такие матрицы отличаются диаметром отверстий, и впоследствии их конфигурацию придётся подбирать под конкретные задачи. Есть научная команда и инженерные партнёры, способные участвовать в разработке оборудования. Есть и международные научные связи. В работе направления участвует Анастасия Максименко, Ph.D., ДВФУ, поддерживающая прямой контакт с исследователями Даляньского политехнического университета, где изучается применение HPM к пищевым белкам.

Всё это уже существует. Но готового пищевого HPM-стенда пока нет. Нельзя взять имеющуюся алмазную матрицу, вставить её в один из гидростатов и на следующий день начать обрабатывать белковые напитки. Требуется серьёзная доработка оборудования: система подачи продукта, насос, рабочая камера, средства контроля, подбор давления и скорости потока. Затем стенд нужно собрать, откалибровать и проверить на реальных продуктах...

Предварительный ориентир создания первого работающего прототипа — 6–9 месяцев.

Поэтому формулировка на сегодняшний день должна быть точной: HPM в НТЦ ВД — ещё не готовая коммерческая услуга, но уже и не отвлечённая научная гипотеза.

Есть научная школа, четыре гидростата, алмазная матрица, команда и инженерная база. Теперь из этих элементов предстоит создать действующую пищевую технологическую платформу.

Зачем говорить об этом сейчас, спросят некоторые. Да всё, потому что начинать такой проект надо не столько с оборудования, а скорее с задач будущих заказчиков.

У кого-то растительный белок плохо растворяется. У кого-то напиток выпадает в осадок. Кому-то нужна более стабильная эмульсия или мягкая консистенция специализированного питания.

Именно реальные продукты должны подсказать учёным и инженерам:

• какие режимы необходимо исследовать;
• какие матрицы понадобятся;
• какие образцы следует испытать первыми;
• где улучшение свойств продукта сможет дать экономический результат.

Возможно, первый российский пищевой HPM-стенд (уже не прототип!) начнётся не с насоса и даже не с алмазной матрицы. Он начнётся с производителя продуктов, который скажет: «У нас есть вот такой продукт. Он ведёт себя неправильно. Поможете разобраться?»

Вот тогда романтика заканчивается — и начинается настоящий НИОКР.

Ну и кстати, импортозамещение высочайшего уровня.

Владимир Сурьянинов, РАНТ / HPP / Балтик Экспосервис

P. S. Алмазная матрица, кавитация и 20 000 бар всё равно звучат космически и впечатляюще. А вопрос здесь совершенно простой и земной: какой именно продукт мы хотим улучшить и сколько это стоит? 😊

Уф, опять я про инвесторов...