KR100431536B1

KR100431536B1 - ｐＨ변화를 이용한 식품 품질 식별표시계

Info

Publication number: KR100431536B1
Application number: KR10-2001-0007365A
Authority: KR
Inventors: 박상규; 강성일
Original assignee: 박상규
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2004-05-20
Also published as: JP3581904B2; JP2002257813A; KR20010110636A

Abstract

본 발명은 식품의 품질 식별표시용 키트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식품의 품질 변화 정도를 pH로 식별 가능하다는 점에 착안하여 pH지시제를 이용한 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스와 이온 및 용매만 이동이 가능한 반투과막을 이용하여 제조한 식품의 품질 식별표시용 키트로서, 김치포장지에 적용하는 경우 포장지를 개방하지 않고서도 외부에서 키트의 색변화에 의해 포장지에 내장된 김치의 숙성정도와 맛, 그리고 품질을 한눈에 알아볼 수 있도록 하여 소비자가 가장 적절한 품질의 김치를 구매할 수 있을 뿐만 아니라 생산자나 판매자도 품질의 상태에 따라 편리하게 판매 유통시킬 수 있어서 김치의 상품성과 제품의 신뢰성을 크게 높일 수 있도록 한 식품 품질 식별표시용 키트에 관한 것이다.

Description

ｐＨ변화를 이용한 식품 품질 식별표시계{Food quality indicator using pH sensitive indicator}

본 발명은 식품 품질 식별표시계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발효식품의 숙성 정도가 pH로 식별 가능하다는 점에 착안하여 pH 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스와 이온 및 용매만 이동이 가능한 반투과막을 이용하여 제조한 식품 품질 식별표시용 키트(Kit)로서, 김치포장지에 적용하는 경우 포장지를 개방하지 않고서도 외부에서 키트의 색 변화에 의해 포장지에 내장된 김치의 숙성정도와 맛, 그리고 품질을 한눈에 알아볼 수 있도록 하여 소비자가 가장 적절한 품질의 김치를 구매할 수 있을 뿐만 아니라 생산자나 판매자도 품질의 상태에 따라 편리하게 판매 유통시킬 수 있어서 김치의 상품성과 제품의 신뢰성을 크게 높일 수 있도록 한 식품 품질 식별표시계에 관한 것이다.

김치는 우리나라 특유의 음식물로서 일반적으로는 배추를 소금에 절이고 무우와 각종 양념 등을 버무려 배합한 김치 속을 절인 배추의 사이사이에 적절히 넣고 용기에 담아 보관하면 시간이 경과함에 따라 스스로 발효하여 숙성되고, 그 숙성의 정도에 따라 소비자가 기호에 맞는 숙성 상태에서 먹을 수 있는 발효식품이다.

이러한 김치는 우리 나라의 가정에서 매우 보편적으로 담가 먹는 식품으로서, 그 제조방법이 다양하고 김치의 종류도 지방과 소비자의 식성에 따라 여러 가지로 구별되고 있으나, 그 중에서도 가장 대표적인 김치는 전형적으로 배추김치를 일컫는다고 할 수 있다.

최근 들어서 식생활의 간편성이 추구되는 경향이 뚜렷해지고 있으며, 인스턴트 식품의 개발이 가속화되고 있고, 포장 기술이 발달함에 따라 각종 식품의 포장 형태도 매우 다양하게 발전하고 있다.

김치의 경우도 예외는 아니어서 김치 특유의 발효에 의한 숙성과 호기성 식품이라는 점을 감안하여, 유통기한을 표시한 진공포장 형태로 포장하여 시중에 유통하고 있으며, 각종 국제 행사와 국제간의 여행이 많아지면서 외국에서도 점차 김치가 널리 알려지고 있다.

특히, 일본에서는 우리나라 못지 않게 김치의 상품화가 크게 성행하고 있으며, 발효식품으로서 건강에 좋다는 학계의 연구보고와 매스컴에서의 소개가 있으면서 그 제품화는 더욱 가속화되고 있는 실정이고, 최근 해외수출도 크게 증가하여 국제화 발효식품으로 각광받기 시작하고 있다.

김치의 포장 형태로서는 김치가 호기성 식품이므로 유통과정에서 숙성을 지연시키고 상품성을 오래 유지하기 위하여 일반 수지를 이용한 진공포장이 일반화되고 있으며, 그 포장 형태는 매우 다양하다.

그러나, 종래의 김치포장지의 경우 그 포장형태에 상관없이 진공 또는 밀폐된 상태의 포장으로 되어 있어서, 일단 한번 개방하면 공기와 접촉하여 발효, 숙성이 가속화되므로 보관성이 크게 저하되기 때문에 신속하게 소비하여야 하며, 하루 이틀이 경과하면 너무 숙성되어 신맛을 냄으로 먹을 수 없게 되는 것이 보통이다.

그렇기 때문에 일부 김치 포장제품에서는 외부에서 그 숙성정도를 알기가 불가능하기 때문에, 포장지에 숙성 정도를 표기하여 유통하기도 하지만 유통 과정에서 온도조건 등에 의해 일정하지 않게 숙성이 진행되기 때문에 그 숙성 정도나 맛을 정확히 알기란 현실적으로 불가능하다.

이와 같이, 종래의 김치 포장제품은 유통과정에서 쉽게 숙성하고 포장을 개봉하기 전에는 그 숙성정도나 맛을 확인할 수 없어서 수요자가 기호에 맞는 제품을 구매하기 어렵고 판매자도 제품의 관리를 제대로 할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 이러한 문제로 인해 제품의 품질을 우수하게 유지하기 곤란한 문제가 있고, 대량 포장판매를 하기 위한 공장김치의 포장유통과 품질관리에 어려움이 많을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성도 보장할 수 없는 등 국제화된 발효식품으로서 다양한 수요자의 욕구에 부응하기 어려운 문제가 있었다.

본 발명자는 위와 같이 종래의 김치 포장 제품의 유통과정과 소비자의 제품선택에 있어서 흔히 발생되는 어려움을 해결하기 위해 오랫동안 연구한 끝에, 김치는 발효, 숙성 정도에 따라 pH가 달라진다는 점에 착안하여 김치 포장지에 pH 민감성 물질을 도입하여 김치의 숙성도를 감지할 수 있는 여건을 조성하고 이를 외부에서 인식할 수 있는 시스템을 갖추면 편리하게 김치의 숙성정도를 확인할 수 있는 것이라는 것을 알아내어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 식품 포장지 외측에 식품의 숙성 정도를 인식할 수 있는 pH 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스와 반투과막을 이용한 키트를 적용하여 그 키트의 색상변화에 따라 포장지 내부의 식품에 대한 현재의 숙성정도를 쉽게 확인할 수 있는 식품 품질 식별표시계를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 식품 품질 식별표시용 키트를 부착한 포장지와 가정용 단일 수지 포장지를 제작하는데 있다. 가정용 단일 수지 포장지의 경우 식품 위에 올려 놓음으로서 숙성식별이 가능할 뿐더러 물에 세척 침지 후 재사용이 가능하다.

도1은 본 발명에 따른 식별표시용 키트를 포장지에 적용한 하나의 구현예로서 4단계의 숙성레벨 색상표시가 가능하도록 다수의 단위키트를 구비한 키트를 나타낸 것이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 단위 키트

2 - 반투과막

3 - pH 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스

4 - 포장지

본 발명은 이중결합을 지닌 아크릴수지 단량체에 가교제를 가하고 여기에 메틸오렌지 및 메타크레졸 퍼플과 같은 pH에 의해 색변화를 일으키는 지시약들과 고정화를 위한 고분자 하이드로젤 매트릭스와, 이온과 용매만 선택적으로 투과하는 반투과막으로 구성되어 있되 상기 반투과막의 소정 위치에 상기 매트릭스가 적어도 하나이상 구비된 단위키트가 형성된 식품 품질 식별표시계를 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 식별표시용 키트를 적어도 하나이상 구비한 수지 포장지를 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하나의 구현예로 예시한 도1에서 볼 수 있는 바와 같이 김치의 포장지에 적용되는 키트로서, 그 단위키트(1)는 키트 몸체의 일측명에 부착되고 이온과 용매만을 선택적으로 투과하는 반투과막(2)과 김치의 숙성정도를 pH 로 인식하여 숙성 정도에 따라서 김치의 pH와 일치하는 경우 고유의 색상을 나타내는 pH민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)로 구성되어 있다.

따라서, 김치 포장지(4)의 외면에 상기 단위키트(1)의 내측면이 포장지(4) 내부와 직접 접촉되도록 적용하는 경우 그 포장지(4)의 내부와 반투과막(2)이 직접 접촉되고 이 반투과막(2)을 통과한 이온과 용매가 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)에 접촉할 수 있도록 적어도 포장지(4) 일측면에 적용한다.

즉, 단위키트(1)는 그 반투과막(2) 위에 부착된 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)의 부착 부위에 해당하는 면적 또는 이온과 용매가 통과하여 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)와 접촉 가능한 면적으로 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)의 뒷면에 부착된 형태로 구성한다.

이렇게 하면, 포장지(4)의 내부에 내장된 김치의 국물에 녹아있던 OH^-이온은 상기 반투과막(2)을 통과하여 그 반대 면인 앞면에 부착된 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)와 직접 접촉하여 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)에 고정화된 pH 민감성 물질에 접촉이 이루어지고, 그 pH가 일치되는 경우 그에 상응하는 자기 고유의 색상을 발색하는 것이다.

이렇게 하여 고분자 하이드로젤 매트릭스(3)의 발색이 나타나면 포장지(4) 외측에서도 그 내부의 김치의 pH를 정확히 확인할 수 있고 그에 따라 김치의 숙성정도를 쉽게 알 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 고분자 하이드로젤 매트릭스를 구성하는 성분은 아크릴 수지 단량체와 가교제, 그리고 pH 민감성 물질인 메틸오렌지, 메타크레졸 퍼플인데, 아크릴 수지 단량체로서는 예컨대 디메티아크릴아미드, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 또는 그 혼합물이 사용되고, 가교제로서는 에틸렌글리콜디메틸아크릴아미드, 디비닐설폰, 메틸렌비스아크릴아미드 중에서 선택된 하나 이상의 성분이 사용될 수 있다. 또한, pH 민감성 물질로서는 메틸오렌지, 메타크레졸퍼플 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면 상기 아크릴 수지 단량체는 위 2 성분을 혼합 사용하는 것이 바람직하고 pH 민감성 물질은 각각 단일 성분을 혼합하되 서로 다른 성분을 사용한 것을 조합한 단위 키트의 형태로 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 아크릴 수지 단량체에 가교제를 예컨대 전체 고분자 하이드로젤 매트릭스 구성 성분의 15∼20중량%의 함량으로 사용하여 가교시킨 다음 pH 민감성 물질을 예컨대 전체 매트릭스 구성성분의 2∼5중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가교제의 함량이 과량이면 색변화에 시간적인 지연이 생길 우려가 있고 너무 소량이면 기계적인 성질이 좋지 않거나 적은 분자량의 pH 지시약이 방출될 문제가 있다. 또한, pH 민감성 물질의 함량이 과량이면 너무 진하게 보여 색의 구별이 힘든 문제가 있고 너무 소량이면 기본 고분자 하이드로젤 매트릭스의 색상에 의해 변화색이 가려지는 문제가 있어서 바람직하지 못하다.

상기와 같이 적절한 함량으로 각 성분을 사용하면 상기 단량체와 가교제가 이루는 하이드로젤의 가교도에 따라서 첨가되는 pH 민감성 물질의 고정화도가 결정된다. 본 발명에서는 가교제의 종류와 사용량을 다르게 함으로서 가교도를 조절하고 고정화도를 최적화 시킨다.

이와 같이, 예컨대 메틸오렌지와 메타크레졸퍼플이 고정화된 고분자 하이드로젤 매트릭스는 김치의 품질에 따라 각기 다른 색깔을 나타내게 된다. 즉, 김치의 숙성정도에 따라서 예를 들어, 도1에서 예시한 바와 같이 예를 들어 덜익은 김치(새 김치- 노랑, 노랑), 적당히 익은 김치(맛 김치 - 노랑, 주황), 많이 익은 김치(신 김치 - 주황, 주황), 상한 김치(폐기 - 빨강, 삘강) 등으로 구분하여 단위 키트를 배열하여 적당한 숙성상태에 따라 발색되는 색상을 보고 제품의 내용물의 상태와 맛을 확인할 수 있는 형태의 김치 숙성 식별표시용 키트를 적당히 구성할 수 있다.

일반적으로 김치는 발효가 진행되면서 점점 산성화되어 pH가 떨어지는 것으로 알려져 있고, 그 pH 값은 덜익은 김치 상태는 pH 6 ~ 4.5, 적당히 익은 김치 상태는 pH 4.5 ~ 3, 많이 익은 김치 상태는 pH 3 ~ 2.5, 상한 김치상태는 pH 2.5 ~2 이하 정도로 보고 되어지고 있다.

본 발명에 따르면, 상기 pH 민감성 물질이 고정화된 고분자 하이드로젤 매트릭스는 그 pH 경계점에서 급격히 색변화를 보인다. 따라서, 김치의 숙성정도와 품질에 따라서 다른 색상을 보여주게 되는 것이다.

이러한 매트릭스는 포장지에 적용하는 경우 그대로 적용하면 포장지에 적용하는 부위의 형태를 만들기 곤란하고 일정한 pH 민감 효과를 얻기 곤란하므로 본 발명에서는 매트릭스 면에 이온 또는 용매만 투과시키는 반투과막을 부착하여 하나의 단위키트를 구성한다.

본 발명에 따르며 키트의 제조는 예컨대 상기 pH 지시제를 포함한 수지 단량체를 수용액에 30 중량%로 녹인다음 개시제와 가교제를 혼합하여 실온조건에서 3분간 테프론(Tefron)을 짜여진 주형 안에서 중합반응시켜 매트릭스를 제조한 다음, 미반응물을 물로 세척하고 윗부분의 폴리에틸렌 혹은 폴리프로필렌 필름과 반투과막 사이에 고분자 매트릭스를 포함시켜 포장지와 반투막 간을 열에 의해 부착하는 방법(heat sealing)으로 부착하는 방법으로 제조한다. 이렇게 제조된 키트는 단위키트로서 이것을 하나 또는 그 이상 배치하여 적절한 단계의 색상으로 식별 표시가 되도록 알루미늄 코팅 프라스틱 필름으로 이루어진 김치포장지에 적용하되 예를 들어 김치포장지 표면의 일정부분을 투명하게 하여 김치 포장지 뒷면에 부착하거나 혹은 김치 포장지 일부를 뚫고 그 부위에 김치 포장지 바깥면으로 부착하는 방법으로 김치포장지 조건을 고려하여 적용하면 된다.

본 발명에서 사용되는 반투과막은 예컨대 셀룰로오스 에스테르나 리제너레이티드 셀룰로오스와 같은 재질의 막을 이용할 수 있다. 이러한 반 투과막은 분자량 100이내의 이온과 용매만 투과하고 다른 용액 등은 투과시키지 않는 선택적 반투과막이므로 이를 부착한 본 발명의 키트를 포장용기에 적용하면, 이 반투과막이 내용물에 직접 접촉되어 내용물 중의 산가(pH)를 지배하는 OH^-이온이 녹아있는 용매만을 선택적으로 투과시켜서 반투과막의 반대측 면에 부착된 pH 민감성 매트릭스에 접촉되고, 이때 김치의 pH에 따라 그에 상응하는 해당 매트릭스의 색상이 발색되어 김치의 숙성정도를 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 것이다.

그러므로, 이러한 키트를 부착한 포장 김치제품을 구입하고자 하는 소비자는 자신이 원하는 상품을 기호에 따라 구매할 수 있게되며, 생산자나 판매자는 김치의 품질 상태에 따라 판매, 관리 유통 등을 할 수 있어서 품질 관리가 편리해 진다.

본 발명에 따르면 키트의 형태는 예를 들어 직사각형의 몸체면에 2개의 원형 매트릭스를 부착하여 하나의 단위키트를 구성하고, 이러한 단위키트를 예컨대 2개의 pH 값 별로 구성하여 제조한 것을 사용할 수 있다. 첨부한 도 1은 1개의 단위키트를 하나의 키트로 구성한 사례를 보여주는 것이다.

또한, 이러한 본 발명의 키트를 적용한 포장지는 대단위 김치 포장 공장에서 진공 포장용 포장지에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 통상적인 알루미늄 캔이나 플라스틱 포장용기 등에도 적절한 형태로 구성하여 적용 가능하다.

그리고, 일반 가정에서 널리 사용되고 있는 밀봉용 팩 또는 비닐 봉지에 적용하는 경우 그 팩에 김치 또는 이와 유사한 발효식품이나 냉장 식품을 담아 보관하는 경우 그 숙성 정도를 쉽게 알 수 있어서 편리하게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : pH 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스의 제조

a- 다이메틸아크릴아마이드, b- 하이드록시에틸메타아크릴레이트, c-에틸렌글라이콜다이메틸아크릴아마이드, d-메틸렌비스아크릴아마이드, e-다이비닐설폰

실시예 2 : 단위 키트 및 키트의 제조

1-포장지, 2-반투과막, 3-pH 민감성 고분자 하이드로젤 매트릭스, 4-폴리에틸렌과 같은 투명한 필름, 5-틀

도 1과 같은 형상의 키트를 제조하되 각 단위키트 몸체는 통상의 수지 성분으로 하고 상기 실시예 1에서 제조한 원형 매트릭스의 뒷면에는 반투과막(재질은 셀룰로오스 에스테르)을 부착하였다.

단위키트의 크기는 50 ×30 ㎟의 직사각형 외형에 지름 20mm의 2개의 원을 포함하고 있는 형태로 구성하고, 이때 2개의 원은 pH 민감성 고분자 매트릭스로 김치 맛에 따라 다른 색상을 띄도록 배치하였다.

이러한 단위 키트는 4개를 나란히 배치하고, 제일 위부터 색상 배열은 노랑 노랑, 노랑 주황, 주황 주황, 빨강 빨강의 색상 배열로 매트릭스를 구성하여 키트를 제조하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 김치 숙성 식별표시용 키트는 김치 포장지에 적용하는 경우 포장지 외부에서 김치 숙성 정도가 색상으로 쉽게 식별 가능하다는 점에서 포장지를 개방하지 않고서도 김치의 숙성정도와 맛, 그리고 품질을 한눈에 알아볼 수 있도록 하여 소비자가 가장 적절한 품질의 김치를 구매할 수 있을 뿐만 아니라 생산자나 판매자도 품질의 상태에 따라 편리하게 판매 유통시킬 수 있어서 발효식품으로서의 김치의 상품성과 제품의 신뢰성을 크게 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 일반 가정용 밀봉 팩이나 비닐 봉지에 적용하는 경우에도 다양하고 편리한 용도로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

pH2 부터 8 범위 내에서 색변화를 일으키는 pH 민감성물질과, 고정화를 위한 이중결합을 가진 아크릴수지 단량체와, 가교제로 이루어진 고분자 하이드로젤 매트릭스와,

상기 고분자 하이드로젤 매트릭스가 일측면에 부착되고 이온과 용매만 선택적으로 투과하는 반투과막으로 구성되는 단위키트가 형성된 식품 품질 식별표시계.
제1항에 있어서,

상기 아크릴수지 단량체는 디메티아크릴아미드, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 또는 그 혼합물로 이루어진 이중결합을 지닌 것을 특징으로 하는 식품 품질 식별표시계.
제1항에 있어서,

상기 가교제는 에틸렌글리콜디메틸아크릴아미드, 디비닐설폰 및 메틸렌비스아크릴아미드 중에서 선택된 하나 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 식품 품질 식별표시계.
제1항에 있어서,

상기 반투과막은 그 위에 부착된 고분자 하이드로젤 매트릭스의 부착 부위에 해당하는 면적 또는 이온과 용매가 통과하여 고분자 하이드로젤 매트릭스와 접촉 가능한 면적으로 매트릭스의 뒷면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 식품 품질 식별표시계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반투과막은 셀룰로오스 에스테르나 리제너레이티드 셀룰로오스로 이루어진 것을 특징으로 하는 식품 품질 식별표시계.
상기 제1항의 식품 품질 식별표시계를 적어도 하나 이상 구비한 단위키트가 부착되어 있는 수지 포장지.
제6항에 있어서,

상기 단위키트는 반투과막이 그 위에 부착된 매트릭스의 부착 부위에 해당하는 면적 또는 이온과 용매가 통과하여 매트릭스와 접촉 가능한 면적으로 매트릭스의 뒷면에 부착된 형태로 구성되어, 포장지의 내부와 반투과막이 직접 접촉되고 이 반투과막을 통과한 이온 또는 용액이 매트릭스에 접촉할 수 있도록 적어도 포장지 일측면에 설치된 것을 특징으로 하는 수지 포장지.