KR101717557B1 - 식품숙성도 지시키트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 pH변색물질; 상기 pH변색물질이 수용되도록 식품포장용기 내부에 부착되는 선택성투과막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품숙성도 지시키트에 관한 것이다.

Description

식품숙성도 지시키트{kit for measuring kimchi fermentation degree}

본 발명은 식품포장을 봉인된 상태에서 시각적으로 안전하게 숙성도를 감지할 수 있어 소비자의 다양한 기호에 따라 제품을 선택할 수 있는 식품숙성도 지시키트에 관한 것이다.

김치는 우리나라의 대표적인 고유의 복합 발효식품이자 중요한 부식중의 하나로서 전통적으로 가정에서 제조하여 소비되어 왔지만 최근 들어 경제발전에 따른 국민소득의 증가, 산업구조의 변화에 따른 주거 환경변화, 가공식품산업의 발달, 단체급식 수요의 증가 등에 의하여 김치의 기업적 대량생산에 대한 필요성이 강조되고 있다.

이러한 제품으로서의 김치는 유통과정 중 미생물에 의한 자연발효에 관여하는 미생물의 대사작용으로서 발효가스(CO₂), 유기산 등의 생성을 동반하게 된다. 포장김치는 일반적으로 다양한 재질의 포장재에 충진, 포장되어 판매되고 있으며, 소비자들은 김치 맛을 확인할 수 없어 제조일자 또는 유통기한일자를 기준으로 구입하게 된다.

따라서, 소비자의 욕구 충족 및 제품판매의 증대를 위해서는 소비자 개개의 기호에 맞는 숙성정도를 나타낼 수 있는 김치숙성도 지시키트의 필요성이 크게 대두되어 왔다.

일 예로 대한민국 특허등록 제206196호에는 고분자로 제조된 두개의 공간을 갖는 구조에 pH에 반응하는 브로모클레졸 퍼플, 메틸 레드 등과 같은 각 pH 범위에 맞는 다양한 pH변색물질을 주입하여 pH를 감지하도록 만든 인지제에 대해 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같은 기술에서는 고분자 필름을 사용하여 pH변색물질을 담아 pH를 인지하는 원리를 사용함으로써 pH변색물질 자체가 경우에 따라 김치와 반응하게 되며 이러한 화학작용이 인체에 안전을 담보할 수 없는 문제가 있었다.

대한민국 특허등록 제206196호

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 김치를 포함하는 식품의 숙성도를 포장 개봉없이 시각적으로 감지할 수 있도록 하면서, 이에 필요한 pH변색물질이 식품과의 반응을 완전히 차단하여 안전한 지시키트를 제공하고자 함이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 식품숙성도 지시키트는, pH변색물질; 상기 pH변색물질이 수용되도록 식품포장용기 내부에 부착되는 선택성투과막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 식품포장용기에는 상기 선택성투과막이 부착된 위치에 투명창이 구성되어 pH변색물질의 색상변이가 외부에서 감지되도록 하는 것이 타당하다.

바람직하게 상기 선택성투과막은 물, 수성바인더 및 상기 물에 난용성의 이온선택성 수지분말을 포함하도록 하여 김치포장용기 내부에서 이온만을 상기 선택성투과막 내부로 투과되도록 하는 것이 타당하다.

바람직하게 상기 선택성투과막은, 복수의 간극이 형성된 투과층과, 상기 투과층 표면에 소수성계면활성제에 의한 소수성코팅층으로 구성되어 김치포장용기 내부에서 가스만을 상기 선택성투과막 내부로 투과되도록 하는 것이 타당하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 식품숙성도 지시키트는 식품포장용기 내부에 장착되도록 하여 식품숙성정도에 따라서 색상이 변화되도록 함에 따라 포장을 개방하지 않고서도 식품의 품질을 한눈에 확인할 수 있어 기호에 따른 제품선택이 용이한 장점이 있다.

또한 본 발명의 식품숙성도 지시키트는 pH변색물질이 식품과 반응하는 것을 차단토록 함으로써 안전한 지시키트를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기본 예를 나타내는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 기본 예를 나타내는 측단면도이다.

이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 식품숙성도 지시키트(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 pH변색물질(2); 상기 pH변색물질(2)이 수용되도록 식품포장용기(4) 내부에 부착되는 선택성투과막(3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 식품이 상품으로 저장되는 식품포장용기 내부에 장착되어 저장된 식품으로부터 이하에서 설명할 이온 또는 가스만을 상기 선택성투과막의 내부로 유입되도록 하여 상기 pH변색물질과 이온 또는 가스가 반응을 통해 색상변이를 감지토록 함으로써 소비자가 식품의 숙성도를 시각적으로 판별할 수 있도록 함은 물론 pH변색물질이 선택성투과막에 의해 내재되어 pH변색물질이 외부로 유출됨에 의해 식품과 반응하는 것을 차단하면서 숙성된 식품으로부터 이온 또는 가스만을 유입하도록 하여 pH변색물질과 반응케 함으로써 안전한 키트가 제공되도록 하는 것이다.

여기서 pH변색물질(2)은 다양한 공지의 물질이 사용될 수 있으며, 그 예로 프탈레인계, 술폰프탈레인계, 아조계, 니트로계 등이 사용될 수 있고, 구체적으로는 메틸레드, 메틸오렌지, 메타크레졸퍼플 등이 사용될 수 있다.

더욱 바람직하게 이러한 pH변색물질을 고분자화 하는 것이 타당한데 반응성 작용기에 따라서 이중결합을 가지면서 -COOH, -NCO, -OH 및 에폭시 등의 관능기를 갖는 아크릴 단량체를 반응시킬 수 있다. 유화중합법으로 중합 반응하여 고분자화한 후 에멀젼 입자를 침전시켜 분말상으로 제조하여 pH에 따라서 색상이 변하는 기능을 가진 고분자 화합물을 얻어 내는 것이다.

더욱 바람직하게 상기 식품포장용기(4)에는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 선택성투과막(3)이 부착된 위치에 투명창(41)이 구성되도록 하여 pH변색물질(2)의 색상변이가 외부에서 감지되도록 하는 것이 타당하다.

즉 소비자가 포장용기를 뜯어보지 않고도 상기 투명창을 통해 상기 pH변색물질의 색상변이를 시각적으로 감지하여 해당 포장용기에 내재된 식품의 숙성도를 감지토록 하는 것이다.

상기 선택성투과막(3)은 선택적으로 이온 또는 가스를 내부로 투과시킴으로써 pH변색물질(2)이 외부로 유출을 방지하고 pH변색물질(2)이 이온 또는 가스와 반응토록 하기 위한 것이다. 이러한 선택성투과막으로 본 발명에서는 2가지 실시 예를 제시하고 있다.

첫 번째 실시 예는 선택성투과막을 구성함에 있어 물, 수성바인더 및 상기 물에 난용성의 이온선택성 수지분말을 포함된 조성물로서 상기 선택성투과막이 제조되도록 하는 것이다. 이렇게 구성함에 의해 식품포장용기 내부에서 이온만을 상기 선택성투과막 내부로 투과되도록 하는 것이다. 즉 식품포장용기 내부에서 상기 선택성투과막이 식품과 직접 접촉되어 식품 중의 산가(pH)를 지배하는 OH- 이온만이 상기 선택성투과막을 통과시킴으로써 pH변색물질과 통과된 이온의 반응에 의해 색상변이가 발생되도록 하는 것이다.

상기 수성바인더는 수성 에멀젼수지가 사용되는 것이 타당하다. 여기서 수성 에멀젼 수지의 평균 입경을 제한하는 것은 아니나 입경이 10 nm ~ 1μm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 100 nm의 마이크로 에멀젼을 사용하는 것이 분산 및 결합에 유용하다.

이러한 수성 에멀젼수지는 초산비밀계 에멀젼수지, 아크릴계 에멀젼수지, 합성고무계 에멀젼수지, 에폭시계 에멀젼수지, 우레탄계 에멀젼수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용됨이 타당하다.

이렇게 선택성투과막을 제조함에 있어 물에 분산되어 있는 수성 에멀젼 수지를 사용함에 따라 유기용매를 사용하지 않고도 슬러리를 제조할 수 있도록 하는 것이다. 즉 유기용매가 사용되는 경우 사용중 유기용매가 휘발된 간극이 커져서 이러한 간극으로 pH변색물질이 유출될 수 있는 문제가 있는 바, 본 발명에서는 용매로 물을 사용하고 수성바인더를 사용하는 것이다.

또한 선택성투과막의 조성에는 상기에서 언급한 조성에 더하여 분산제가 첨가되도록 하는 것이 타당하다. 분산제는 triethanolamine oleate, sodium oleate, potasium oleate 등의 음이온성 계면활성제, N-cetyl-N-ethylmorphorinium sulphate 등의 양이온성 계면활성제, oleic acid, sorbitan trioleate, sorbitan monolaurate 등의 비이온성 계면활성제 중 하나 또는 둘이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 분산제의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1 ~ 1중량% 범위가 되도록 하는 것이 바람직한바, 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 보다 적으면 분산 효과가 저하되어 바람직하지 못하며 1.0 중량%를 초과하면 분산과정에서 기포가 발생되어 경화후 내구성이 저하되는 문제가 있어 이와 같이 한정하는 것이다.

그런데 상기 분산제를 첨가하여 수성바인더 등이 물에 균일하게 분산되도록 하는데는 상기에서 언급한 바와 같이 기포발생, 점성저하 등에 의해 투과막의 내구성 저하의 문제가 발생될 수 있는 바, 본 발명에서는 분산과정에서 기포발생을 최저화 하면서 분산후에도 점성 저하에 의해 강도가 저하되는 것을 제어하기 위해 일정 배합범위에서 분산제를 첨가함과 더불어 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 더 배합되도록 한다.

이러한 물질이 더 배합되도록 하여 슬러리의 점탄성을 향상시킴으로써 분산과정에서 점성을 낮추어 균일한 분산이 이루어지도록 함과 동시에 분산 후 점성이 복원되도록 하여 투과막의 강도저하를 방지하도록 하는 것이다. 이러한 조성은 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1~1 중량% 범위로 포함시키도록 하는 것이 바람직한 바, 이는 적절한 점도를 유지하도록 하여 제조가 용이하도록 하면서 강도가 저하되는 것을 방지하도록 하기 위함이다.

상기 물에 난용성의 이온선택성 수지분말은 물에 난용성으로 구성되어 수성바인더와 물의 혼합물에 의해 선택성투과막에서 입자형태로 노출되도록 존재하게 되는 것이다. 즉 상기 이온선택성 수지분말이 입자형태로 존재함에 따라 이온과 반응면적을 크게 할 수 있으므로 이온투과효율을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

특히 상기 이온선택성 수지분말은 상기 물에 난용성인 것을 특징으로 하는 바, 여기서 난용성이라는 것은 5wt%이하의 용해도인 것으로 정의한다. 상기 이온선택성 수지분말로는 양이온교환기를 가지는 고분자 수지분말 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자수지 분말이 사용됨이 타당하다.

상기 양이온교환기는 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2) 및 셀리노닉기(-SeO3H)로 구성된 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 사용함이 타당하고, 음이온 교환기는 4급 암모늄염(-NH3), 1~3급 아민(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 포스포니움기(-PR4) 및 3급 술폰니움기(-SR3)로 구성된 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 사용하는 것이 타당하다.

상기 이온선택성 수지분말에 있어 고분자 수지는 그 종류를 한정하지 않으나, 폴리(스티렌-다이비닐벤젠), 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리이서술폰, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리글리시딜메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기와 같은 구성의 선택성투과막은 이온선택성 수지 분말 100 중량부에 대하여 수성바인더 100 내지 300중량부, 물 100 내지 500중량부로 배합됨이 타당하다.

두 번째 실시 예로서 상기 선택성투과막은, 복수의 간극이 형성된 투과층과, 상기 투과층 표면에 소수성계면활성제에 의한 소수성코팅층으로 구성되어 식품포장용기 내부에서 가스만을 상기 선택성투과막 내부로 투과되도록 하는 것이다.

상기 투과층은 복수의 간극이 형성되어 식품포장용기 내부에서 상기 투과층의 간극을 통해 용매는 물론 가스가 유입 및 유출될 수 있도록 하는 것이다. 여기서 상기 투과층의 간극은 최소한 pH변색물질의 입경보다는 작게 구성하여 선택성투과막에 의해 내재된 pH변색물질이 외부로 유출되는 것을 방지토록 하여야 한다.

그런데 상기 투과층은 간극에 의해 용매는 물론 가스가 유입 및 유출될 수 있도록 함에 따라 특히 pH변색물질과 반응한 용매가 식품으로 재유출되어 식품과 반응할 수 있는 문제가 있는데 이에 본 발명에서는 상기 투과층의 표면에 소수성코팅층을 더 구성토록 함으로써 용매가 상기 투과층으로 유입되는 것을 차단하여 결국 가스만이 상기 선택성투과막의 내부로 유입되도록 함으로써 pH변색물질과 반응토록 하는 것이다.

상기 소수성 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 유도체(POLYOXYETHYLENE STEARYL ETHER DERIVATIVES), 솔비탄 지방산 에스테르 유도체(SORBITAN FATTY ACID ESTER DERIVATIVES) 및 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체(POLYOXYETHYLENE OLEYLAMINE DERIVATIVES) 중 선택된 1 또는 혼합물인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 코팅층을 형성하는 소수성 계면활성제는 HLB 값이 3 내지 10으로 한정되는 것이 바람직하다.

여기서, HLB 값이란, 계면활성제의 특징을 나타내는 값으로서, 계면활성제의 분자들에서 친수(hydrophilic)기와 친유(lipophilic)기의 평형(balance)에 따라 주어지는 값이다. 이 값은 0.1∼40의 임의범위에서 분자들의 극성을 나타낸다. 친수성이 커질수록 HLB 값이 커지며 반대로 친유성이 커질수록 HLB 값이 작아지게 되는 것이다.

이러한 소수성 계면활성제는 HLB 값이 3 미만이면 친수기가 너무 적어서 상기 투과층과 부착력이 저하되는 문제가 있으며, HLB값이 10을 초과하면 과다한 친수기로 인해 용매가 상기 투과층으로 유동할 수 있는 문제가 있어 본 발명에서는 소수성 계면활성제 HLB 값을 3 내지 10으로 한정을 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

1 ; 본 발명의 지시키트 2 : pH변색물질
3 : 선택적투과막 4 : 식품포장용기
41 : 투명창

Claims (4)

1. pH변색물질; 및 상기 pH변색물질이 수용되도록 식품포장용기 내부에 부착되며 상기 식품포장용기에 저장된 식품으로부터 이온만을 유입시키는 선택성투과막;을 포함하고,
   식품이 상품으로 저장되는 식품포장용기 내부에 장착되어 이온만을 상기 선택성투과막의 내부로 유입되도록 하여 상기 pH변색물질과 이온의 반응을 통해 색상변이를 감지하는 것으로,
   상기 선택성투과막은,
   물, 수성 에멀젼수지를 포함하는 수성바인더, 상기 물에 난용성의 이온선택성 수지분말 및 분산제를 포함하는 한편, 이에 더하여 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물을 더 배합되는 것을 특징으로 하는 식품숙성도 지시키트.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 식품포장용기에는 상기 선택성투과막이 부착된 위치에 투명창이 구성되어 pH변색물질의 색상변이가 외부에서 감지됨을 특징으로 하는 식품숙성도 지시키트.
   
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