Все, что вам нужно знать о пищевой 3D-печати

Содержание

• Являются ли ПЛА-пластик безопасным для пищевых продуктов?
• Как добиться безопасной для пищи 3D-печати?

За последние несколько лет 3D-печать штурмом захватила пищевую промышленность. Все началось с выпуска долгожданного 3D-принтера, печатающего шоколадом, от компании Cocoa Press и до сих пор продолжается за счет индустриализации 3D-печати продуктов питания при участии таких компаний, как Revo Foods и Steakholder Foods, а 3D-печать мяса, рыбы и десертов никогда не казалось такой простой.

Однако использование 3D-принтеров для создания продуктов питания – это не единственный способ применения аддитивных технологий в пищевой отрасли. 3D-печать также можно использовать для создания изделий, контактирующих с продуктами питания, например, тарелок, столовых приборов и даже упаковки. Но, разумеется, если изделие, даже напечатанное на 3D-принтере, будет иметь непосредственный контакт с пищей, оно должно быть «безопасным для пищевых продуктов».

Но что, собственно, подразумевает понятие «безопасный для пищевых продуктов»? В этой статье мы ответим на этот вопрос, а также более подробно рассмотрим, как пользователь может обеспечить производство «безопасных для пищевых продуктов» 3D-изделий. Если более конкретно, мы сделаем акцент на аддитивном производстве с использованием полимеров. Несмотря на то, что керамика и металлы также считаются безопасными для пищевых продуктов, пластик зачастую является более удобным, особенно если речь идет о непромышленном аддитивном производстве.

Прежде чем мы начнем разбираться, что же такое 3D-печать, безопасная для пищевых продуктов, для начала необходимо выяснить, что именно подразумевается под этим понятием - «безопасный для пищевых продуктов». Что ж, для материалов термин «безопасный для пищевых продуктов» - это признак того, что материал может напрямую контактировать с пищей. Любой материал, который называется безопасным для пищевых продуктов, отвечает конкретным требования, которые определяются его назначением, и является безвредным для пищи. Правда, они могут быть разными в зависимости от страны.

Комплектующие 3D принтера
В нашем магазине 3DIY https://3d-diy.ru/catalog/spare-parts-3d-printer/ вы найдете 3D сканеры, 3D ручки, сушилки для пластика и другие запчасти. Доставляем во все регионы России.

Например, в Соединенных Штатах за правила в отношении материалов и процессов, безопасных для пищевых продуктов, отвечает Управление США по санитарному надзору за качеством пищевых ресурсов и медикаментов (U.S. FDA - U.S. Food and Drug Administration). Если точнее, раздел 21 Свода федеральных правил FDA (CFR 21), где рассматриваются вещества, которые могут использоваться в качестве материала для производства как одноразовых, так и многоразовых изделий. А вот в ЕС пищевая безопасность полимерных материалов и изделий подпадает под действие директивы 10/2011.

В общем случае, чтобы изделие считалось безопасным для пищевых продуктов, оно должно обладать несколькими характеристиками: оно не должно допускать миграции опасных веществ, способных нанести вред; не должно придавать продуктам цвет, запах или вкус; должно быть безопасным при нормальных условиях использования; должно быть прочным, коррозийно-стойким и невпитывающим; должен обладать достаточным весом, чтобы выдерживать многократное мытье; должно быть обработано так, чтобы его поверхность была гладкой и легко очищаемой без трещин и острых внутренних углов; и, что не менее важно, он должен быть устойчив к точеной коррозии, сколам, царапинам, задиранию поверхности, деформации и разложению. Так что, именно этим рекомендациям следует придерживаться каждому, кто намерен использовать 3D-печать для изделий, которые будут контактировать с пищевыми продуктами.

Являются ли ПЛА-пластик безопасным для пищевых продуктов?

Прежде чем приступать непосредственно к изготовлению, крайне важно правильно выбрать материал для 3D-печати. В особенности это касается пластика, так как в последнее время многие начали высказывать свои опасения о том, что это семейство материалов допускает попадание химических веществ в пищу, не говоря уже о более широкой дискуссии по поводу попадания микропластика в организм. И все же, существует целый ряд полимеров, которые можно использовать.

Самым популярным полимером, используемым в домашней 3D-печати, безусловно, является ПЛА-пластик. Этот материал ценят за то, что его просто использовать в печати, а также за его свойство биоразлагаемости (при правильных условиях). Но может ли он контактировать с пищей?

Однозначного ответа нет. Чисто технически чистый ПЛА без красителей и прочих добавок определяется FDA как безопасный для пищевых продуктов. Но если ПЛА окрашен, эти добавки могут выщелачивать химические вещества, что делает его уже небезопасным. Существует и другие факторы, делающие его менее пригодным для этих целей.

В первую очередь, стоит отметить низкую температуру плавления материала, которая делает его непригодным для изделий, которые могут контактировать с теплом (например, кофейных кружек или чего-то, что предназначено для СВЧ). Кроме того, это также значит, что эти изделия нельзя мыть в посудомоечной машине или хорошо вымыть, а это значит, что оно, скорее всего, должно быть одноразовое во избежание бактериального заражения. Все эти факторы говорят о том, что ПЛА – не самый безопасный материал для пищевых продуктов, несмотря на то, что FDA включило его в свой список.

Разумеется, ПЛА-пластик – это не единственный материал, который можно считать безопасным для пищевых продуктов. В список безопасных полимеров, составленный FDA, также входят полипропилен, ПЭТГ (ПЭТ – это материал, который используется при изготовлении пластиковых бутылок, однако ПЭТГ, как и ПЛА, является безопасным для пищевых продуктов только при отсутствии в нити таких добавок, как красители), РА11, РА12 и силикон. Эти более промышленные материалы являются более безопасными вариантами, нежели обычный термопластик, такой как ПЛА.

В дополнение к этому многие производители материалов, например, BASF и igus, имеют свой собственный ассортимент материалов, безопасных для пищевых продуктов и отвечающих всем необходимым условиям. И хотя, конечно, материал может быть безопасен для пищевых продуктов, это не значит, что полученное изделие будет обладать таким же свойством. Это в том числе зависит от процесса, который использовался для его изготовления.

Как добиться безопасной для пищи 3D-печати?

Как мы уже говорили, выбор материала – это лишь первый шаг к обеспечению безвредной 3D-печати. Даже если вы используете материалы, которые были одобрены FDA, сам процесс 3D-печати может испортить изделие, и оно больше не будет считаться безопасным для пищевых продуктов. Давайте посмотрим, как FDM и SLS-технологии, а также 3D-печать смолой могут повлиять на качество конечного изделия.

На сегодняшний день 3D-печать с использованием технологи FDM по-прежнему является самым популярным подходом, и именно его мы, скорее всего, будем наблюдать при производстве изделий, которые могут контактировать с пищей. Но сам процесс не всегда безопасен. Именно поэтому следует учитывать некоторые факторы.

Во-первых, большая часть принтеров оснащены латунным соплом. При этом было установлено, что некоторые из них содержат следы свинца. Самый безопасный вариант – сопло из нержавеющей стали, так как этот материал одобрен FDA, а в самом сопло отсутствует трубка из ПТФЭ (тефлон токсичен при высоких температурах). Кроме того, рекомендуется использовать директ-экструдер, не боуден.

Помимо этого, прежде чем приступать к 3D-печати любого изделия, предназначенного для использования с пищевыми продуктами, крайне важно тщательно очистить 3D-принтер от остатков материала, который может быть токсичным, и плюс ко всему, это предотвращает размножение бактерий.

Тем не менее, даже с учетом всех этих факторов, 3D-печать с использованием технологии FDM нельзя назвать супер безопасной для пищевых продуктов. Это из-за того, что в изделии по определению будут оставаться зазоры, в особенности между слоями. Они, соответственно, могут стать зонами размножения бактерий, в результате чего изделие уже не буде безопасным для пищевых продуктов. Именно поэтому изделия, для создания которых использовалась технология FFF, рекомендуется использовать однократно или подвергать соответствующей постобработке.

Чистовая обработка и последующее покрытие материалом, безопасным для пищевых продуктов, например, эпоксидной смолой или силиконом, позволит запечатать трещины и пустоты. В результате получается водонепроницаемая поверхность, к которой не прилипает пища и которую легко мыть. Но не стоит забывать о том, что эти покрытия могут со временем изнашиваться, а это значит, что даже если 3D-печатное полимерное изделие не является одноразовым, оно не должно контактировать с пищевыми продуктами в течение длительного периода времени или использоваться слишком часто.

Такое покрытие также может использоваться для изделий, напечатанных с помощью других технологий. Возьмем, например, 3D-печать с использованием технологии SLA. Как правило, процессы 3D-печати с использованием смолы не считаются безопасными для пищевых продуктов, так как смола довольно токсична, пусть даже конечные изделия получаются более гладкие, нежели изготовленные с помощью FDM-технологии. Но если потом нанести на них безопасное покрытие, то их вполне можно будет использовать для этой цели.

Аналогичная проблема возникает при 3D-печати с использованием технологии SLS. Несмотря на то, что этот процесс заметно более безопасен для пищевых продуктов, в отличие от множества других (так как здесь можно избежать проблем, связанных с соплами и смолами), особенно если печать выполняется с помощью нейлона, детали в любом случае остаются пористыми. Так что, опять же, для запечатывания изделия настоятельно рекомендуется использовать специальные покрытия, безопасные для пищевых продуктов.

В любом случае можно с уверенностью заявить следующее: несмотря на то, что 3D-печать, безопасная для пищевых продуктов, безусловно, возможна, не стоит забывать о риске. Когда речь идет о чем бы то ни было, контактирующем с пищевыми продуктами, меры предосторожности должны быть на первом месте. Это необходимо для того, чтобы обезопасить человека, употребляющего эту пищу.

Именно по этой причине все, что контактирует с расходными материалами, также проходит тщательную проверку. Если вы учитываете все эти факторы и уверены, что используете безопасные для пищевых продуктов материалы, вы вполне можете рассчитывать на 3D-печать при создании таких изделий, как новенькие формочки для печенья или даже столовые приборы.