CC BY
89ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ
Том 4 • Номер 3 • Июль-сентябрь 2017 ISSN 2499-9431 Food Policy and Security
>
Креативная экономика
издательство
Анализ применения аддитивных технологий в пищевой промышленности
Дресвянников В.А. 1, Страхов Е.П. 1, Возмищева А.С. 1
1 Пензенский государственный университет, Пенза, Россия
АННОТАЦИЯ:_
Аддитивные технологии ßD-печать), осуществляющие производство изделий послойным наращиванием, получили в настоящее время широкое применение в разных сферах хозяйственной деятельности, в том числе и для производства продуктов питания. В статье рассматриваются особенности 3D-печати, ее применение в пищевой промышленности, удовлетворяемые потребности потребителей, формирующих целевые сегменты рынка, направления развития и основные недостатки, ситуация, сложившаяся в России.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: аддитивные технологии, 3D-печать, пищевой 3D-принтер, потребности в пищевой 3D-печати, развитие пищевой 3D-печати, недостатки пищевой 3D-печати, состояние пищевой 3D-пе-чати в России
Analysis of application of additive technologies in the food industry
Dresvyannikov V.A. 1, Strakhov E.P. 1, Vozmischeva A.S. 1
1 Penza State University, Russia
К новейшим научно-техническим достижениям относятся аддитивные технологии (3D-печать), которые позволяют путем послой-
назначения и используются в строительстве, медицине, машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и других областях, в том числе и в пищевой промышленности. Характерными чертами 3D-печати являются: комплексная автоматизация проектирования, технологической подготовки и изготовления изделия; возможность создавать сложные объемные конструкции, безотходность, гибкость переналадки, наличие библиотек изделий и технологий их изготовления, возможность учета индивидуальных потребностей потребителя. Отметим также, что 3D-печать является одной из самых быстрораз-вивающихся производственных технологий 5-го технологического уклада, причем развитие идет в двух направлениях:
1) внутриотраслевом - в каждой отдельной области применения увеличивается количество видов сырья, совершенствуется качество
ного наращивания получать изделия различного потребительского
продукции, растет номенклатура продукции, увеличивается производительность, сокращаются сроки проектирования и внедрения в производство новых видов продукции;
2) межотраслевом - увеличивается количество областей промышленного применения и видов потребительских рынков, происходит комбинирование аддитивных технологий с другими видами достижений научно-технической революции, например, с нанотехнологиями, биотехнологиями.
Кроме того, развитие аддитивных технологий осуществляется путем:
- совершенствования трех составляющих: оборудования и средств технологического оснащения (Hard); программного обеспечения для дизайнерских, проектно-тех-нологических работ и изготовления продукции (Soft); научно-методического и учебного обеспечения (Brain);
- развития рыночных отношений, механизмов промышленного и коммерческого освоения и использования аддитивных технологий;
- формирования и совершенствования инвестиционной, инжиниринговой, логистической, правовой, информационной инфраструктруры, как правило, при этом активно используются сетевые технологии, что значительно снижает трансакционные издержки;
- межстрановой кооперации;
- государственной поддержки.
На основании изучения зарубежных источников перейдем к анализу использования и развития аддитивных технологий пищевой промышленности. Прежде всего, представим перечень потребностей покупателей BD-принтеров и потребителей печатных пищевых продуктов как основу целевых рынков:
ABSTRACT:_
Additive technologies (3D printing), engaged in the production of products layer-by-layer capacity, are now widely used in various spheres of economic activity including the production of food. The article discusses the features of 3D printing, its application in the food industry, the needs of consumers who form the target market segments, directions of development and the main shortcomings in Russia.
KEYWORDS: additive technology 3D printing, 3D food printer, needs in food 3D printing, the development of food 3D printing, the disadvantages of food 3D printing, the state of food 3D printing in Russia
JEL Classification: Received: 30.05.2017 / Published: 30.09.2017
© Author(s) / Publication: CREATIVE ECONOMY Publishers For correspondence: Dresvyannikov V.A. (dva55O80yandex.ru)
CITATION:_
Dresvyannikov V.A., Strakhov E.P., Vozmischeva A.S. (2017) Analiz primeneniya additivnyh tekhnologiy v pischevoy promyshlennosti [Analysis of application of additive technologies in the food industry]. Prodovolstvennaya politika i bezopasnost. 4. (3). - 133-139. doi: 10.18334/ppib.4.3.38500
1. Потребности в познании, изучении и освоении нового, развлечении. Пищевой BD-принтер является новым видом кухонного оборудования, что вызывает у потенциальных потребителей, прежде всего у молодежи, живой интерес, становится предметом обсуждения, новым хобби. Покупателями принтера в этом случае являются физические лица и домохозяйства.
2. Потребности в творчестве. В отличие от стандартных видов пищевой продукции BD-продукция в зависимости от творческих способностей, дизайнерских умений пользователя может быть очень оригинальной и представлять собой особый вид искусства. В большей степени это относится к кондитерским изделиям. Эта потребность может быть конкретизирована различными способами, т.к. творческие предпочтения людей в сильной степени отличаются. Аддитивные технологии предоставляют большие возможности для творчества, прежде всего это дизайн и декорирование пищевых изделий, а также рецептура. Покупателями принтера в предыдущем и этом случае являются физические лица, домохозяйства, какие-то неформальные объединения людей, в том числе сетевые, а также фирмы, которые изготавливают BD-продукты на заказ.
3. Потребности в дозированном, сбалансированном, диетическом питании. Аддитивные технологии позволяют точно рассчитывать применяемые при изготовлении пищи ингредиенты, сбалансировать белки, жиры и углеводы, сделать питание рациональным или, например, усилить при необходимости пищу отдельными составляющими - железом, кальцием, магнием, калием, отрегулировать калорийность, волокнистость, насыщенность влагой и т.д.
«Печать пищевых продуктов может позволить потребителям получать питание с индивидуальным пищевым содержимым, оптимизированным на основе биометрических и геномных данных», - сказал Ход Лиспон, доктор философии, профессор инженерии Колумбийского Университета, США, и соавтор книги «Новые горизонты 3D-печати» в интервью The New York Times. «Поэтому вместо того, чтобы есть кусок вчерашнего хлеба из супермаркета, вы едите запеченное только для вас по вашим предпочтениям. Это является недостающим звеном между питанием и личной медициной» [8]. Соответственно, эта потребность может быть конкретизирована у больных, пожи-
ОБ АВТОРАХ:_
Дресвянников Владимир Александрович, доктор экономических наук, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры менеджмента и экономической безопасности [dva55O80yandex.ru] Страхов Евгений Петрович, аспирант, направление подготовки 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством [по отраслям и сферам деятельности] [gkarbat0mai1.ru]
Возмищева Анастасия Сергеевна, аспирант, направление подготовки 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством [по отраслям и сферам деятельности] [Anastasiia.vozmishcheva0gmai1.com]
ЦИТИРОВАТЬ СТАТЬЮ:_
Дресвянников В.А., Страхов Е.П., Возмищева А.С. Анализ применения аддитивных технологий в пищевой промышленности // Продовольственная политика и безопасность. - 2017. - Том 4. - № 3. - С. 133-139. doi: 10.18334/ppib.4.3.38500
лых, занимающихся спортом, выполняющих тяжелую работу или желающих похудеть, у детей и пр. Таким образом, в значительной степени может быть решена проблема оздоровления нации, увеличения продолжительности жизни, профилактики и лечения многих заболеваний и т.д. Это актуально в связи с тенденцией развитых стран к старению населения, росту числа заболеваний желудочно-кишечного тракта, ожирению. Отдельным целевым сегментом являются больные с дисфагией - затрудненным глотанием, для которых можно индивидуально приготовить пищу с определенной степенью мягкости. Соответственно, такая пищевая BD-печать может быть использована в больницах, санаториях и профилакториях, домах престарелых, центрах подготовки спортсменов и прочих местах, где сконцентрированы люди с указанными потребностями.
4. Потребности в исключительности, уникальности, высоком качестве. Такие потребности формируют дорогой целевой сегмент - это могут быть гурманы, любители экзотического питания или просто богатые люди, желающие разнообразия. ЗD-принтер позволяет создавать продукты с особыми вкусовыми свойствами, запахом, внешним видом (декорирование), экспериментировать в этой области, запоминать наиболее удачные вкусовые комбинации, составлять, таким образом, библиотеку оригинальных рецептов. С этой целью пищевые принтеры приобретают дорогие рестораны, состоятельные люди для своей кухни.
5. Потребности в экономии ресурсов и возможность использовать как составляющую пищи такое исходное пищевое сырье, которое является дешевым, но по эстетическим, вкусовым и другим причинам не может быть приготовлено как отдельный продукт. Пищевые аддитивные технологии позволяют производить по массе и количеству строго необходимую партию продуктов с приемлемой трудоемкостью, исключать потери и уменьшать запасы пищевого сырья. Джозеф Ф. Кофлин, основатель и директор AgeLab в Массачусетском технологическом институте, считает, что трехмерная печать может снизить использование топлива и выбросы. Продуктовые магазины будущего могут запасать «пищевые картриджи», которые, в отличие от скоропортящихся целых ингредиентов, освобождают пространство на складе и уменьшают требования к транспортировке и хранению [8]. Автоматизация пищевой печати позволяет экономить время, создавать абсолютно идентичные продукты согласно выбранной компьютерной программе, использовать низкоквалифицированных «поваров». Кроме того, как сырье, например, в качестве источников протеина, могут быть использованы вместо дорогостоящей говядины, птицы, морской рыбы, свинины нетрадиционные продукты, например, мучной червь, насекомые, водоросли, листья различных растений. В одном исследовании исследовательский лидер Кьельд ван Боммел добавил измельченного мучного червя к рецепту печенья. «Вид червей вызывает у меня отвращение, но в форме печенья я их съел», - сказал он в интервью Popular Mechanics [8]. Особенно это актуально с точки зрения продовольственной безопасности стран Юго-Восточной Азии. Так, согласно докладу Всемирной продовольственной программы
(WFP) о голоде в 2015 году, пять стран - Лаос, Камбоджа, Мьянма, Филиппины и Индонезия - все еще имеют серьезные проблемы массового голода или недоедания [6].
Интенсивно расширяются кулинарные возможности пищевых принтеров. Впервые идею пищевого 3D принтера реализовала в 2012 году компания Essential Dynamics. Он печатал только шоколадом [3]. В настоящее время для пищевой печати используются практически все виды пищевого сырья, изготавливая разнообразные продукты питания методами наращивания, охлаждения, склеивания: различные виды мучной продукции, например, хлеб, пицца, макароны, пирожки, блины, кондитерские изделия - пирожные, торты, а также мороженное, каши, пюре, грибы, мясные продукты и т.д. Более того, происходит слияние пищевых аддитивных технологий с био- и нанотех-нологиями. Например, в Америке разработана и практически реализуется концепция «Edible Growth», суть которой в печати специальной органической структуры из теста, содержащего столовую, пищевую почву (edible soil), обогащенную различными видами семян, дрожжей и спор растений. Затем полученная субстанция - «съедобная экосистема» - помещается в специальную минитеплицу установленную, как вариант, на подоконнике, и под влиянием фотосинтеза или брожения растения, например, грибы, злаки, созревают и набирают пищевую и вкусовую ценность [5]. Через несколько дней они готовы к употреблению. Это позволяет получать пищу, содержащую легкоусвояемые белки, жиры, углеводы, ферменты, большое количество витаминов групп В, РР, Е, минеральных веществ. При этом исключаются консерванты и искусственные красители, снижаются затраты. Безусловно, эта продукция полностью не заменит рацион питания, но позволит обогатить и экологически оздоровить его.
Будущее пищевой 3D-печати выглядит оптимистичным, в ее развитие за рубежом вкладываются большие ресурсы, в частности, НАСА вложило только на первый шестимесячный этап разработок 3D-принтера 125 000 долл. [7]. Отчет одного из лидеров маркетинговых исследований, компании Markets and Markets, предполагает постоянный рост рынка 3D печати в течение следующих 6-7 лет. По прогнозам экспертов, оборот рынка 3D печати достигнет более 30 млрд долл. долларов к 2022 году, совокупные темпы годового роста (CAGR) составят 28,5 % [4].
Ход Липсон (Hod Lipson), доктор философии, профессор инженерии Колумбийского Университета, США, и соавтор книги «Новые горизонты 3D-печати» утверждает: «Где бы вы ни находились, эта технология поможет вам быть всегда сытым в любом уголке планеты, в любых критических условиях. С каждой минутой 3D-печать становится все более дешевой, скоростной, совершенной» [2].
Несмотря на многочисленные достижения в области печати пищевых продуктов, в 3D-отрасли есть недостатки, в частности:
- в настоящее время большинство ингредиентов необходимо хранить в сухом виде и преобразовать в пасту перед печатью, а процесс печати пищевых материалов намного сложнее с технической точки зрения, чем пластика или металлов;
- дороговизна пищевых 3D-принтеров;
- недостаточно изученные риски для здоровья потребителей этой инновации;
- неразвитая инфраструктура;
- в большой степени используется печать шоколадных, сладких, мучных изделий, но слабо применяются возможности производства экологически чистой, здоровой, лечебной продукции.
Что касается России, то имеет место значительное отставание промышленного использования 3D-печати от развитых стран. Так, на долю США приходится более трети используемого аддитивного оборудования, следом идут Япония, Германия и Китай, Великобритания. Россия занимает всего лишь 1,5 % [1]. На данный момент Европа является безоговорочным лидером на рынке пищевой 3D-печати. Интернет-анализ показывает, что в России пищевая печать используется в основном для декорирования кондитерских изделий по заказу, при этом оборудование по большей части поставляется из Китая. Соответственно, расходные материалы - это сахарная и вафельная бумага, шоколадная паста и листы, пищевой пластик, съедобные чернила. То есть удовлетворяются познавательные и развлекательные потребности клиентов. По нашему мнению, в настоящее время целесообразно развивать использование аддитивных технологий прежде всего в лечебных и оздоровительных целях, т.к. здесь имеются большие возможности. Массовое же внедрение аддитивных технологий в России как альтернативного способа приготовления пищи находится пока под большим вопросом, поскольку это требует значительных финансовых вложений, сдерживается традициями и менталитетом российского народа.
ИСТОЧНИКИ:
1. Носков, Олег На что способны аддитивные технологии. Aviaport.ru. [Электронный
ресурс]. URL: https://www.aviaport.ru/digest/2017/10/04/486753 ( дата обращения: 08.10.2017 ).
2. 3d-печать - технология будущего для приготовления пищи. Umniku.ru. [Электронный ресурс]. URL: http://umniku.ru/tehnologii/3d-pechat-tehnologiya-budushhego-dlya-prigotovleniya-pishhi/ ( дата обращения: 08.10.2017 ).
3. 3D food printer Foodini for 1000 euro raises funds on Kickstarter. Bashny.net. [Электронный ресурс]. URL: https://bashny.net/tZen/193126 ( дата обращения: 07.10.2017 ).
4. 3D Printing Market by Offering (Printer, Material, Software, Service), Process (Binder
Jetting, Direct Energy Deposition, Material Extrusion, Material Jetting, Powder Bed Fusion), Application, Vertical, and Geography - Global Forecast to 2023. Marketsandmarkets.com. [Электронный ресурс]. URL: http://www.marketsandmarkets. com/Market-Reports/3d-printing-market-1276.html?gclid=CjwKEAjwydK_BRDK34Ge nvLB61YSJACZ8da3IXwt1L8MuhUX8s84-wnUQRqFbRwry5deblPKIQ4QOhoCF7bw_ wcB ( дата обращения: 08.10.2017 ).
5. Growth, Edible Chloe Rutzerveld Food & Concept Design. Chloerutzerveld.com.
[Электронный ресурс]. URL: http://www.chloerutzerveld.com/edible-growth-2014/ ( дата обращения: 07.10.2017 ).
6. Nair, Tamara -D Printing for Food Security: Providing The Future Nutritious Meal
Synopsis. Rsis.edu.sg. [Электронный ресурс]. URL: https://www.rsis.edu.sg/rsis-publication/nts/co16273-3-d-printing-for-food-security-providing-the-future-nutritious-meal/#.WdZw4Lhq1jE ( дата обращения: 07.10.2017 ).
7. Pizza from a printer: NASA to spend $125,000 funding 3D food production project. Rt.com.
[Электронный ресурс]. URL: https://www.rt.com/usa/nasa-3d-pizza-printer-590 ( дата обращения: 08.10.2017 ).
8. Wiggers, Kyle From pixels to plate, food has become 3D printing's delicious new frontier.
Digitaltrends.com. [Электронный ресурс]. URL: https://www.digitaltrends.com/ cool-tech/3d-food-printers-how-they-could-change-what-you-eat/ ( дата обращения: 07.10.2017 ).
REFERENCES:
3D Printing Market by Offering (Printer, Material, Software, Service), Process (Binder Jetting, Direct Energy Deposition, Material Extrusion, Material Jetting, Powder Bed Fusion), Application, Vertical, and Geography - Global Forecast to 2023Marketsandmarkets.com. Retrieved October 08, 2017, from http:// www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/3d-printing-market-1276. html?gclid=CjwKEAjwydK_BRDK34GenvLB61YSJACZ8da3IXwt1L8MuhUX8s84-wnUQRqFbRwry5deblPKIQ4QOhoCF7bw_wcB 3D food printer Foodini for 1000 euro raises funds on KickstarterBashny.net. Retrieved
October 07, 2017, from https://bashny.net/tZen/193126 Growth, Edible Chloe Rutzerveld Food & Concept DesignChloerutzerveld.com. Retrieved October 07, 2017, from http://www.chloerutzerveld.com/edible-growth-2014/
Nair, Tamara -D Printing for Food Security: Providing The Future Nutritious Meal SynopsisRsis.edu.sg. Retrieved October 07, 2017, from https://www.rsis.edu.sg/ rsis-publication/nts/co16273-3-d-printing-for-food-security-providing-the-future-nutritious-meal/#.WdZw4Lhq1jE Pizza from a printer: NASA to spend $125,000 funding 3D food production projectRt. com. Retrieved October 08, 2017, from https://www.rt.com/usa/nasa-3d-pizza-printer-590
Wiggers, Kyle From pixels to plate, food has become 3D printing's delicious new frontierDigitaltrends.com. Retrieved October 07, 2017, from https://www. digitaltrends.com/cool-tech/3d-food-printers-how-they-could-change-what-you-eat/
