3D-печать – новая технология
Идеи 3D-печати известны с 1980-х годов. Сегодня 3D-печать продолжает активно развиваться и находит все большее применение, так как позволяет создавать сложные объекты, которые невозможно изготовить иными способами.В пищевой промышленности 3D-печать относится к специфическому виду аддитивных технологий, где используются пищевые материалы для создания пищевых продуктов.
3D-печать (3D-printing, 3DP) – это процесс производства послойного нанесения материала для создания трехмерного физического объекта из его цифровой модели. Другими словами, 3D-печать – это
- технологический процесс создания трехмерных объектов;
- технологический процесс методом послойного нанесения (наплавления) материала;
- технологический процесс с использованием автоматизированного трехмерного принтера;
- технологический процесс на основе цифровой модели изделия, т.е. CAD-модели (Computer-Aided Design);
- технологический процесс под управлением технологических компьютерных программ (программ ЧПУ – программ числового программного управления).
CAD-модели изделия играют важную роль в процессе 3D-печати, так как они являются исходным файлом для создания физического объекта. Все параметры и детали модели, его геометрические и технические характеристики точно переносятся на печатный объект.
3D‑печать позволяет создавать пищевые продукты с уникальной формой, текстурой и внешним видом, которые трудно или невозможно получить с помощью традиционных методов производства. 3D-печать пищевых продуктов открывает новые возможности, позволяет персонализировать продукты и создавать инновационные решения.
Где используется 3D-принтинг продуктов питания?
Перспективные сферы использования 3D-принтинга продуктов питания:- производство продуктов питания в кондитерской, хлебопекарной, сахарной, мясной и других отраслях пищевой промышленности;
- дизайн и декорирование пищевых изделий (печать на кофе, украшения для кондитерских изделий, уникальные по форме продукты и др.);
- производство продуктов для специализированного, диетического и лечебного питания в медицине.
- производство продуктов питания во время космических полетов;
- производство продуктов питания с конкретной энергетической ценностью для военной отрасли, а также на месте боевых действий.
Как печатается еда на 3D-принтере
Первый пищевой 3D-принтер появился в 2013 году в США. Этот принтер позволял создавать различные кулинарные изделия посредством слоев пищевого материала, таких как тесто, шоколад, мясо и др.В настоящее время в мире существует 8 базовых разновидностей 3DP, а с учетом модификаций и форм реализации – около 30. Однако в пищевой отрасли, находят применение только 3 модели 3D-принтеров: FDM, PBP и SLS, описанные ниже.
- FDM (fused deposition modeling) – моделирование методом послойного нанесения/наплавления. Сущность метода: принтеры выдавливают материал (соус, глазурь, сыр, тесто, шоколад, пюре и др.) слой за слоем через сопло-дозатор. Возможно использование несколько картриджей с различным материалом, соответственно будут использоваться несколько головок для печати.
- PBP (powder binder printing) – порошок-связывающая (капельно-порошковая) печать. Сущность метода: струйная печатающая головка перемещается через слой порошка и избирательно наносит жидкий связующий материал. В качестве порошка используют крахмал, сахар, а в качестве связующего материала – воду и пищевые добавки (регуляторы вязкости и поверхностного натяжения, красители). Для увеличения палитры цвета и интенсификации процесса печати используют несколько печатающих головок.
- SLS (selective laser sintering) – выборочное лазерное спекание. Сущность метода: последовательное спекание слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности, что обеспечивает частичное плавление, необходимое для спекания материала. В качестве порошка возможно использование сахара и других сыпучих материалов. Несмотря на потенциальную возможность использования SLS для создания пищевых продуктов, в настоящее время нет широко распространенных примеров производства пищевых изделий с помощью этой технологии.
Какую еду можно напечатать на 3D-принтере?
На данный момент на рынке в свободном доступе существует множество моделей 3D-принтеров, специально разработанных для производства еды. Некоторые возможности печатания еды 3D-принтером приведены ниже.| ВИД ПРИНТЕРА | ПИЩЕВЫЕ ИЗДЕЛИЯ |
|---|---|
|
3D-принтер для создания различных блюд и ингредиентов |
Печать форм для пасты (спагетти, лазанья, равиоли и др.) Шоколадные конфеты уникальных формы и декораций Бургеры (булочки, котлеты и различные слои или добавки) Вафли и пончики с уникальными элементами Кексы и пирожные оригинальных форм и декораций Протеиновые шарики и энергетические батончики Индивидуальные пиццы с различными начинками и формами
Снэки из фруктов или овощей в различных формах и текстурах |
|
3D-принтер для создания сладостей и десертов |
Шоколадные конфеты разнообразных форм и дизайна Зефир различных форм и цветов, а также с разнообразными ароматизаторами и наполнителями Леденцы с множеством разнообразных форм и цветов, включая многослойные и прозрачные Торты и пирожные с уникальными декорациями и элементами (цветы, фигурки и фантазийные узоры) Пряники различных форм и орнаментов с индивидуальными декорациями и текстурами
Конфеты различных форм и дизайна, включая фруктовые и карамельные варианты |
|
3D-принтер для создания различных продуктов из шоколада
|
Шоколадные фигурки (животных, знаков зодиака, логотипы компаний и многое другое) Индивидуальные шоколадные конфеты с различными начинками, формами и декоративными элементами Шоколадные декорации (украшения из шоколада для тортов, пирожных и других сладостей) Шоколадные плитки с различными вкусами, текстурами и декорациями
Индивидуальные шоколадные топперы для капучино, молочных коктейлей и десертов |
|
3D-принтер для создания пищевых изделий
|
Пряники с индивидуальным оформлением (изображение фотографий, логотипов или текста) Печенье с красивым декором (различные фигуры, узоры и орнаменты) Украшения для тортов (цветы, ленты, банты или надписи) Шоколадные фигурки, плитки или декорация с уникальными формами и дизайном Создание текстур, орнаментов и дизайнов на хлебных изделиях, булочках или пирогах Персонализированные сувениры и подарки из пищевого материала (марципановые фигурки или фруктовые корзины) Печать собственной формы для пасты или создание уникальных узоров и текстур для объединения с классическими пастными соусами |
|
3D-принтер для производства инновационных блюд в профессиональных кухнях и ресторанах |
Уникальные декоративные элементы для блюд (шефские шляпки, штабели, красиво оформленные салаты и т.д.) Шоколадные, сахарные пастные фигурки и формы для украшения десертов, тортов или других блюд Уникальные текстуры и шаблоны для оформления пирожных, пасты, соусов и других блюд Заготовки для блюд (тарталетки, правильно формированное мясо или рыба, паста и многое другое) Сложные и интересные структуры для десертов (шоколадные каркасы, леденцы или карамельные скульптуры) |
Технология 3D-печати в пищевой индустрии все еще развивается и появляются новые модели принтеров с улучшенными функциями. Например, в мире разработаны 3D-принтеры, которые из порошка могут напечатать ягоду клубники или мясо на растительной основе с текстурой настоящего мяса. Печатающее устройство способно любые порошковые ингредиенты превратить в полезную еду с определенными вкусовыми свойствами, подстроенными под конкретного человека. Остаётся только вопрос – зачем?
Из чего печатают пищевые продукты?
В большинстве случаев, сырье, используемое в 3D-печати, представляет собой полужидкие среды с заданными характеристиками деформации и текучести вещества. Как правило, сырье используется уже в переработанном виде.В любом 3D-принтере есть специальные капсулы, в которые закладывают полужидкие ингредиенты. Для изготовления подойдет все, что имеет пастообразное или полужидкое состояние: протёртые овощи, фрукты, сыры, жидкое тесто, шоколад и десятки других вариантов. Кроме того, подходят сублимированные продукты – порошковые ингредиенты, крем, молочные продукты.
Пример: приготовление 3D-пиццы. Тесто, томатную пасту, майонез, колбасную начинку и сыр предварительно измельчают, помещают в отдельные капсулы и печатают блюдо. Программа наносит слой за слоем по заданной схеме.
Преимущества пищевых 3D-принтеров
В современных условиях использование 3D-принтера может ускорить процессы изготовления сложных блюд в домашних условиях, в кафе и ресторанах. Технологии 3DP в мировой индустрии питания будут активно развиваться и прогрессировать в дальнейшем. Прогнозируется, что к 2030 году пищевые 3D-принтеры будут доступны практически везде в силу быстрого внедрения инноваций в пищевую промышленность и повседневную жизнь.Преимущества использования 3D-принтеров:
- быстрый процесс изготовления продукта, экономия трудовых ресурсов и повышение производительности труда;
- значительное упрощение и сокращение цепи поставок, так как для изготовления продукта достаточно наличие одного принтера;
- возможность использовать альтернативные материалы, такие как некоторые грибы и водоросли, насекомые, лабораторно выращенное мясо, вторичные сырьевые ресурсы (коллагенсодержащие продукты, сухая молочная сыворотка и др.);
- сокращение объема пищевых отходов и повышение экологической устойчивости.
Источниками информации послужили печатные издания и электронные ресурсы. Дата обращения к электронным ресурсам (интернет-ресурсам): 05.02.2024
Материал подготовлен аналитиком foodsmi Еленой Горшениной.
Источники: Гришин А.С., Бредихина О.В., Помоз А.С., Пономарев В.Г., Красуля О.Н. Новые технологии в индустрии питания – 3D-печать / Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. – 2016. – Т. 4. – № 2. – С. 36–44. |Дресвянников В.А., Страхов Е.П. Классификация аддитивных технологий и анализ направлений их экономического использования / Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2018. – № 2 (26). – С. 16–28. |Дресвянников В.А., Страхов Е.П., Возмищева А.С. Анализ применения аддитивных технологий в пищевой промышленности / Продовольственная политика и безопасность. – Том 4. – № 3. – 2017. – С.133–139. |Мелещеня А.В., Шакель Т.П., Кимошевская О.И. Экономические аспекты внедрения аддитивных технологий в сферу производства пищевых продуктов / Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. – 2020. – № 14. – С. 15–19. | Пищевые 3D-принтеры – ими интересуется NASA, но они доступны каждому | Топ-10 пищевых 3D-принтеров 2021 года
Подписывайтесь на email-рассылку с помощью кнопки «Подписаться на новости» или на обновления foodsmi в Телеграм, ВКонтакте и Яндекс.Дзен, чтобы быть в курсе всех важных новостей из мира пищевой промышленности.
