Tutto quello che devi sapere sulla sicurezza alimentare nella stampa 3D

Negli ultimi anni, la stampa 3D ha rivoluzionato il settore alimentare, aprendo nuove frontiere nella produzione e nella creatività in cucina. Dalla tanto attesa stampante per cioccolato di Cocoa Press, alla crescente industrializzazione delle aziende del settore come Revo Foods e Steakholder Foods, l’uso della stampa 3D per creare alimenti è in continua espansione. Che si tratti di carne e pesce, spesso a base vegetale, o di dessert personalizzati, realizzare cibo con la stampa 3D non è mai stato così facile e accessibile. Ma servirsi delle stampanti 3D per creare delle pietanze non è l’unico modo in cui la produzione additiva può essere utilizzata nel settore alimentare. È anche possibile usare la stampa 3D per creare degli oggetti che entrano in contatto con il cibo, come piatti, posate o persino imballaggi. Dunque, se un oggetto stampato entra in contatto con il cibo deve essere necessariamente prodotto con materiali che garantiscano la sicurezza alimentare e che non arrechino danni alla salute di chi ne fa uso.

Ma cosa si intende esattamente per sicurezza alimentare? Quali sono le considerazioni più importanti da fare quando si tratta di stampa 3D? In questa guida, risponderemo alle seguenti domande concentrandoci sulla produzione additiva di polimeri poiché, sebbene anche la ceramica e i metalli possano essere considerati dei materiali adatti all’uso alimentare, le plastiche sono spesso più accessibili, soprattutto quando si tratta di produzione additiva non industriale.

Stoviglie stampate in 3D di Joe Doucet (Crediti fotografici: Joe Doucet)

Cosa s’intende per sicurezza alimentare?

Prima di addentrarci nella parte più tecnica di questo articolo, è importante definire cosa si intende esattamente per sicurezza alimentare, traducibile in inglese con la dicitura Food Safe. In generale, quando si parla di sicurezza alimentare, si fa riferimento alla capacità di un materiale di entrare in contatto diretto con gli alimenti senza rappresentare un rischio per la salute del consumatore. Un materiale definito sicuro per il contatto alimentare deve soddisfare specifici requisiti, stabiliti in base all’uso previsto. Tuttavia, questi requisiti possono variare da un paese all’altro, in base alle normative locali.

Ad esempio, negli Stati Uniti, le normative che regolano i materiali e i processi relativi alla sicurezza alimentare sono stabilite dalla Food and Drug Administration (FDA). In particolare, il riferimento principale è il Titolo 21 del Code of Federal Regulations (CFR 21), che regolamenta le sostanze autorizzate per la produzione di oggetti destinati al contatto con alimenti, sia monouso sia riutilizzabili. In Europa, invece, la sicurezza alimentare dei materiali e degli articoli polimerici è normata dal Regolamento (UE) n. 10/2011, che stabilisce le condizioni e i limiti per l’uso sicuro di tali materiali.

In generale, affinché una parte sia considerata sicura per il contatto alimentare, deve possedere una serie di caratteristiche fondamentali. Non deve rilasciare sostanze nocive che possano causare danni o lesioni, né alterare il proprio colore o modificare l’odore e sapore degli alimenti. Deve inoltre essere sicura nelle normali condizioni d’uso, durevole, resistente alla corrosione e non assorbente. È essenziale che abbia un peso e una robustezza tali da resistere a lavaggi ripetuti, e che presenti una superficie liscia e facilmente pulibile, priva di rotture, spigoli vivi o angoli interni difficili da igienizzare. Infine, deve offrire resistenza a corrosione, scheggiature, graffi, rigature, deformazioni e deterioramento. Queste linee guida rappresentano lo standard di riferimento per chiunque desideri impiegare la stampa 3D nella realizzazione di componenti destinate al contatto diretto con alimenti.

I materiali o le parti che sono sicure per gli alimenti sono spesso contrassegnati con questo simbolo riconosciuto universalmente.

Il PLA è sicuro per gli alimenti?

Prima di addentrarci nell’analisi dei processi, uno dei fattori più importanti da considerare quando si stabilisce la sicurezza alimentare per gli oggetti creati con la stampa 3D sicura è la scelta del materiale. Queste accortezze vanno prese soprattutto quando si decide di ricorrere all’uso di materie plastiche. Negli ultimi anni, infatti, sono emerse numerose preoccupazioni riguardo a questa categoria di materiali, in particolare per la loro tendenza a rilasciare sostanze chimiche negli alimenti, fenomeno noto come lisciviazione, e per il loro potenziale contributo al rilascio di microplastiche all’interno dell’organismo umano. Tuttavia, ci sono diversi polimeri che possono essere utilizzati.

Il polimero più ampiamente utilizzato nella stampa 3D domestica è senza dubbio il PLA. Il materiale è apprezzato per la sua facilità di stampa e per la sua biodegradabilità. Anche se il PLA può essere considerato veramente biodegradabile solo se ne vengono rispettate le giuste condizioni. Nonostante sia un materiale molto apprezzato, può entrare però in contatto con gli alimenti?

La risposta non è semplice. Tecnicamente, secondo la Food and Drug Administration, il PLA puro, ossia privo di colori o altri additivi, è considerato sicuro per gli alimenti. Tuttavia, se il PLA viene arricchito con dei pigmenti, questi possono rilasciare sostanze chimiche, rendendolo quindi una scelta non più adeguata. Ci sono anche altri fattori che lo rendono meno adatto all’uso alimentare.

In particolare, il basso punto di fusione del materiale lo rende inadatto per parti che potrebbero entrare in contatto con il calore, come ad esempio una tazzina per il caffè o un oggetto progettato per essere inserito nel microonde. Ciò comporta che l’oggetto non possa essere messo in lavastoviglie, né lavato a temperature elevate, il che significa che la parte diventerebbe inevitabilmente monouso per limitare la possibilità di contaminazione batterica. Questi fattori non rendono il PLA un materiale che può essere considerato complessivamente sicuro per gli alimenti, anche se teoricamente, viene così considerato dalla FDA.

Naturalmente, il PLA non è l’unico materiale che potrebbe essere considerato sicuro per gli alimenti. Sempre secondo le direttive della FDA, gli altri materiali che garantirebbero la sicurezza alimentare sono il polipropilene, il PETG, PA11, PA12 e silicone. Il PET è il materiale utilizzato per le bottiglie di plastica, anche se con il PETG, come il PLA, è sicuro per gli alimenti solo se nel filamento non sono presenti degli additivi come i coloranti. Questi materiali, utilizzati maggiormente nell’industria, potrebbero essere più adatti rispetto al PLA ed essere usati con maggiore serenità.

Parti realizzate con le stampanti Prusa per testarne la sicurezza alimentare (Crediti fotografici: stampante 3D prorpietaria Prusa)

Oltre a quanto detto, diversi produttori di materiali, come BASF e igus, hanno sviluppato e commercializzato gamme specifiche di materiali conformi ai requisiti per il contatto alimentare. Tuttavia, è importante sottolineare che l’utilizzo di un materiale food safe non garantisce automaticamente che anche il pezzo finito risulti sicuro per l’uso alimentare. La sicurezza finale dipende infatti non solo dalla scelta del materiale, ma anche dal processo di stampa 3D impiegato.

Come garantire la sicurezza alimentare della stampa 3D

Come accennato, i materiali utilizzati nella stampa 3D sono solo il primo passo per garantire la sicurezza alimentare. Anche se si utilizzano materiali approvati dalla FDA, il processo di stampa 3D stesso potrebbe compromettere la sicurezza alimentare. La scelta delle tecnologie FDM, SLS o in resina influisce inevitabilmente sullo stato di sicurezza della parte finale.

La stampa 3D FDM è ancora la tecnologia più utilizzata oggi ed è quella che è più probabile incontrare quando si tratta di realizzare parti che potrebbero entrare in contatto con gli alimenti. Ma il processo di stampa in sé non garantisce necessariamente la sicurezza degli alimenti. Ecco perché è necessario fare alcune considerazioni.

Innanzitutto, per ciò che concerne l’ugello, la maggior parte delle stampanti 3D è dotata di uno in ottone. Tuttavia, alcuni componenti della stampante, come gli ugelli standard in ottone, possono contenere tracce di piombo, che rappresentano un rischio per la sicurezza alimentare. Per ridurre al minimo questo pericolo, è consigliabile utilizzare un ugello in acciaio inossidabile, materiale approvato dalla FDA per il contatto con alimenti. Inoltre, è importante assicurarsi che l’hotend non contenga un tubo in PTFE, conosciuto anche come Teflon, poiché questo materiale può degradarsi e rilasciare sostanze tossiche a temperature elevate. Per una maggiore affidabilità e pulizia nel processo, si consiglia anche l’uso di un estrusore diretto anziché un sistema Bowden, poiché offre un controllo più preciso del filamento e riduce il rischio di contaminazioni. Inoltre, è fondamentale pulire accuratamente la stampante 3D prima di avviare qualsiasi stampa, eliminando tracce di materiali tossici o resti che potrebbero favorire la crescita batterica.

Detto ciò, nonostante si seguano tutte le procedure per garantire la sicurezza degli alimenti, la stampa 3D FDM non è considerata una tecnologia adatta per questo scopo. Questo perché, per sua stessa natura, la stampa FDM comporta l’estrusione del materiale strato dopo strato, con la possibilità di lasciare minuscoli spazi vuoti tra gli strati di estrusione. Tali cavità possono diventare aree ideali per l’accumulo di residui e la proliferazione di batteri, compromettendo la sicurezza dell’oggetto stampato. Per questo motivo, si consiglia che le parti FDM destinate all’uso alimentare siano monouso oppure sottoposte a specifici trattamenti di post-processing per ottenere una superficie liscia, non porosa e igienizzabile.

Il rivestimento per uso alimentare può contribuire a rendere le parti stampate in 3D più sicure per entrare in contatto con il cibo (Crediti fotografici: The Epoxy Experts)

La levigatura e il successivo rivestimento della parte con un materiale sicuro per gli alimenti, ad esempio con resine epossidiche o rivestimenti in silicone, permettono di sigillare eventuali crepe e pori presenti nell’oggetto stampato. In questo modo sarà dotato di una superficie impermeabile che impedirà alle particelle di cibo di rimanere incastrate e ne renderà più facile il lavaggio. Tuttavia, bisogna tenere presente che questi rivestimenti si deteriorano nel tempo. Questo comporta che qualsiasi parte polimerica stampata in 3D non debba essere messa a contatto con gli alimenti per un periodo di tempo prolungato o essere utilizzata frequentemente sino a raggiungere il suo deterioramento.

Detto questo, il rivestimento può essere applicato anche per gli oggetti realizzati con altri processi per renderli più sicuri per gli alimenti, come la stampa 3D SLA. In genere, i processi di stampa 3D in resina non sono considerati sicuri per gli alimenti poiché le resine sono tossiche, anche se le parti finali risultano essere più lisce di quelle realizzate con la stampa 3D FDM. Tuttavia, se rivestite in seguito con un materiale sicuro per gli alimenti, potrebbero essere utilizzate per questo scopo.

Un problema simile si verifica con la stampa 3D SLS. Sebbene il processo sia significativamente più sicuro per gli alimenti rispetto a molti altri (poiché permette di aggirare i problemi relativi agli ugelli o alle resine), soprattutto quando si stampa con nylon, le parti finali risultano comunque essere porose. Pertanto, anche con questa tecnologia, si consiglia vivamente di rivestire le parti con dei materiali sicuri per scopi alimentari e appianare così eventuali  irregolarità nella superfice.

Concludendo, si può dire che nonostante si disponga di una stampante 3D o dei materiali sicuri per gli alimenti, questi non sono esenti da rischi. Per garantire la salute delle persone che vengono a contatto con queste parti è necessario assicurarsi che venga rispettata la sicurezza alimentare degli oggetti, sottoponendo loro numerosi test prima di usarli o commercializzarli. Tuttavia, se vengono tenuti a mente questi fattori e ci si assicura di servirsi di materiali appositamente progettati per la sicurezza alimentare, si può tranquillamente usare la propria stampante 3D per realizzare parti come stampi per biscotti originali o persino delle posate.

Secondo te, qual è l’aspetto più importante da considerare per ottenere una stampa 3D sicura per gli alimenti? Condividi la tua opinione sui nostri social Facebook e LinkedIn. Trovi tutti i nostri video sul nostro canale YouTube! Non dimenticare di iscriverti alla nostra Newsletter settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella casella di posta!

*Crediti per la foto di copertina: Gregoware on Cults