关于3D打印食品安全您需要了解的一切

魔猴君  知识堂   11天前

近年来，3D打印席卷了食品行业。从Cocoa Press备受期待的巧克力3D打印机的推出，到Revo Foods和Steakholder Foods等公司的3D食品打印的持续工业化，肉类、鱼类和甜点的制作似乎从未如此简单。然而，3D打印的应用并不局限于直接制造食物。还有可能利用这项技术来制造与食品接触的部件，包括盘子、餐具甚至包装。然而，这些部件即使是通过3D打印生产的，也必须在使用过程中保证无可争议的食品安全。

但“粮食安全”到底是什么意思呢？3D打印最重要的方面是什么？我们回答这些问题，并仔细研究用户如何确保3D打印零件的食品安全。尽管陶瓷和金属可以被认为是安全的食品用途，但我们特别关注塑料，因为它们通常更容易获得，特别是在非工业增材制造方面。

Joe Doucet的3D打印餐具（照片来源：Joe Doucet）

什么是食品安全？

在讨论3D食品打印这个主题之前，有必要先定义食品安全的概念。一般来说，术语“食品”是指可能与食品直接接触的材料。由此定义的任何材料都必须根据其预期用途满足特定标准，从而保证不存在食品安全风险。但是，这些要求因国家/地区而异。

例如，在美国，食品安全材料和工艺的法规由食品和药物管理局（FDA）颁布。FDA的联邦法规第21章(CFR 21)中包含具体规定，其中规定了允许用于制造一次性或重复使用零件的物质。就欧盟而言，高分子材料及零部件的食品安全由10/2011号指令进行监管。

一般来说，为了确保食品安全，房间必须满足几个标准：不允许有害物质迁移，不扩散颜色、气味或味道，在正常使用条件下保持安全，耐用，耐腐蚀。坚固耐用，足以承受频繁清洗。它还必须具有光滑、易于清洁的表面，没有断裂或尖锐的内角，最后，能够抵抗点蚀、碎裂、划痕、翘曲和腐烂。任何想要使用3D打印来制造与食品接触的部件的人都应该遵循这些建议。

食品安全的材料或零件通常用这个通用符号来表示。

PLA食品安全吗？

在研究工艺本身之前，重要的是要考虑一个主要方面：材料的选择，尤其是塑料。最近，有人担心这些材料可能会将化学物质渗入食品中。然而，有很多可以使用的。国内3D打印中使用最多的聚合物无疑是PLA。这种材料因其易于印刷以及其生物降解性（在适当的条件下）而受到高度赞赏。但它可以与食物接触吗？

答案并不简单。从技术上讲，FDA认为不含染料或其他添加剂的纯PLA可安全用于食品。然而，如果PLA有色，添加剂会释放化学物质，使其不适合食品。还有其他因素使其不太适用，包括其热稳定性低，这意味着当暴露于一定程度的热量时，其性能可能会改变。这使得它无法用于可能受热的部件（例如为微波炉设计的器具）。此外，它不能用洗碗机清洗，也不能充分清洁，这意味着该产品必须是一次性的，以避免细菌污染。尽管FDA批准其为安全材料，但这些限制使得PLA成为食品应用的次优选择。

PLA并不是唯一可以被视为食品安全的材料。FDA的食品聚合物清单还包括其他材料，如聚丙烯、PETG（PET是塑料瓶常用的材料，尽管PETG与PLA一样，只要长丝不含染料等添加剂，就被认为对食品是安全的）、PA11、PA12和硅胶。

食品安全3D打印

Prusa制造的用于测试食品安全的零件（照片来源：Prusa Original 3D Printers）

此外，包括巴斯夫和igus在内的多家材料制造商提供自己的食品兼容材料系列，满足所有要求的标准。但材料的食品安全并不一定保证最终部件的食品安全，因为它还取决于所使用的制造工艺。

3D打印如何保证食品安全？

正如我们提到的，材料只是确保食品安全3D打印的第一步。即使您使用FDA批准的材料，3D打印过程本身也会污染零件，从而可能使其不安全。让我们看看FDM、SLS或树脂3D打印如何影响最终部件。

FDM 3D打印仍然是目前最广泛使用的工艺，在制造与食品接触的零件时通常受到制造商的青睐。然而，过程本身并不一定保证食品安全。因此，必须考虑一些具体的考虑因素。

首先，关于喷嘴，大多数3D打印机都配备黄铜喷嘴，但有些可能含有微量的铅。最安全的解决方案是选择经FDA批准的不锈钢喷嘴。还建议选择直接挤出机而不是Bowden挤出机。此外，在3D打印用于食品应用的零件之前，必须仔细清洁3D打印机，以去除任何潜在的有毒材料残留物。

然而，尽管有所有这些安全考虑，FDM 3D打印并不被认为是一种极其安全的食品3D打印工艺。事实上，由于其性质，作品中留有空间，尤其是层与层之间。这些空间可能成为有利于细菌生长的区域，从而使房间不适合食用。因此，建议使用FFF食品工艺制造的零件是一次性使用或进行后处理。

食品安全涂层可以帮助3D打印部件更适合与食品一起使用（图片来源：The Epoxy Experts）

平滑并涂抹食品安全材料，例如环氧树脂或有机硅涂层，有助于密封裂缝和毛孔。这形成了一个密封表面，可防止食物颗粒积聚并使清洁更容易。然而，值得注意的是，这些涂层会随着时间的推移而磨损。因此，即使某个部件不是一次性使用，也不建议长时间与食品接触或集中使用。

该涂层还可与其他3D打印工艺一起使用，以提高食品安全。以SLA 3D打印为例。一般来说，树脂3D打印工艺由于其毒性而不被认为是食品安全的，尽管最终部件的表面比FDM技术制造的部件更光滑。然而，添加食品安全涂层可以使这些部件适合与食品接触。

SLS 3D打印也会出现类似的情况。尽管这种工艺被认为比许多其他工艺更食品安全（因为它避免了喷嘴或树脂的问题），特别是在打印尼龙时，但零件仍然是多孔的。这就是为什么再次强烈建议使用食品安全涂层来密封零件。

无论如何，需要强调的是，虽然食品安全3D打印是可能的，但它并非没有风险。与食品有关的任何事情都必须将安全放在首位，以确保食用者的健康。这就是为什么任何与消费物品接触的物体都要经过广泛的测试。然而，通过考虑这些因素并确保使用食品安全材料，可以考虑使用3D打印机来制造原始饼干模具甚至餐具等零件。

来源：3dnatives