KR20210081654A - 식품용 지시계의 제조방법 - Google Patents

식품용 지시계의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 포장 상태의 식품의 품질 변화를 육안으로 확인할 수 있는 식품용 지시계의 제조방법, 이로부터 제조된 식품용 지시계 및 이를 이용하여 식품의 보관 상태를 확인하는 방법에 관한 것이다. 본 출원의 식품용 지시계의 제조방법은 일면에 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 일면에 접착층이 형성된 제2 필름을, 상기 제1 필름의 지시층과 상기 제2 필름의 접착층이 서로 마주보도록, 상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함한다.

Description

식품용 지시계의 제조방법{A method for manufacturing an indicator for foods}
본 출원은 포장 상태의 식품의 품질 변화를 육안으로 확인할 수 있는 식품용 지시계 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
수분, 습도, 온도, pH, UV 노출, 압력, 기체 접촉 등을 변색 인자로 하여 색상이 변화하는 변색잉크가 꾸준히 연구 개발되고 있다. 특히, 식품 분야에서는 식품의 품질 확인 또는 식품의 안전성 확인을 위하여, 식품의 보관 및 유통 중에 식품의 변화를 감지하여 육안으로 확인할 있는 변색 잉크를 이용한 지시계가 연구 개발되고 있다.
식품의 품질 확인 또는 식품의 안전성을 확인하기 위한 지시계는 식품의 변화를 감지하여 육안으로 확인 가능한 형태로 나타내야 하는 바, 변색 인자의 작은 변화에도 반응할 수 있는 민감도 및 육안으로 확인이 가능하도록 시인성을 확보하는 것은 중요한 요소이다.
이와 같이 지시계의 민감도 및 시인성을 확보하기 위하여는, 식품으로부터 발생되는 변색 인자 이외에, 외부 변색 인자로부터의 지시계의 변색 가능성을 최소화하는 것이 필요하다. 예를 들어, pH 변화를 변색 인자로 하는 pH 감응형 변색잉크를 포함하는 지시계의 경우 식품으로부터 발생되는 변색 인자 이외에도, 공기 중의 이산화탄소 또는 다양한 휘발성 화합물 등 주변 환경에 존재하는 pH를 변화시키는 외부 변색 인자를 완전히 제외할 수 없는 바, 외부 변색 인자로부터의 변색 가능성을 최소화할 수 있는 기술이 요구된다.
이에, 본 발명자들은 pH 감응형 변색잉크를 포함하는 식품용 지시계를 제조하는 과정에서 외부 pH 변색 인자로부터의 변색 가능성을 최소화하는 방안을 고안하고자 본 출원을 완성하였다.
일 측면에서, 일면에 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 일면에 접착층이 형성된 제2 필름을, 상기 제1 필름의 지시층과 상기 제2 필름의 접착층이 서로 마주보도록, 상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함하는 식품용 지시계의 제조방법을 제공한다.
일 측면에서, pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 접착층이 형성된 제2 필름으로 형성되어 있는 식품용 지시계로서, 식품용 지시계의 제조방법에 의해 제조된 식품용 지시계를 제공한다.
일 측면에서, 상기 식품용 지시계를 포함하는 식품용 포장재를 제공한다.
일 측면에서, 상기 식품용 포장재, 및 식품용 포장재에 의해 포장된 식품을 제공한다.
일 측면에서, 상기 식품용 지시계를 이용하여, 식품의 보관 상태를 확인하는 방법을 제공한다.
본 출원의 일 측면에 따르면, 본 출원은 일면에 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 일면에 접착층이 형성된 제2 필름을, 상기 제1 필름의 지시층과 상기 제2 필름의 접착층이 서로 마주보도록, 상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함하는, 식품용 지시계의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에 있어서,'지시층'은 pH 감응형 지시제를 포함하는 층으로서, pH 감응형 지시제는 pH 감응형 변색잉크를 함유하는 조성물에 의해 형성될 수 있다. 상기 'pH 감응형 변색잉크'는 pH 변화에 의해서 변색되는 안료를 사용하는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 변색잉크는 pH의 증가 또는 감소에 의해 색상이 변화하거나, 이산화탄소, 황화수소(H2S), 아세트산 등과 같은 휘발성 기체 및/또는 트리메틸아민(Trimethyl amine, TMA), 디메틸아민(Dimethyl amine, DMA), 산소(O2), 암모니아(Ammonia, NH3) 등과 같은 총 휘발성 염기 아민(Total volatile basic amine)과의 접촉에 의해 pH 증가 또는 감소에 의해 색상이 변화되는 것일 수 있다.
한편, 상기 변색잉크는 생선, 닭고기, 소고기 등의 부패 시 발생하는 염기 화합물에 의해 야기되는 pH 변화에 의해 변색되는 것일 수 있다. 또한, 상기 변색잉크는 기체 조절 포장 방법에 사용되는 설정된 이산화탄소 농도가 식품의 보관 중에 변화되었을 때, 변화된 이산화탄소 농도에 의해 야기된 pH 변화에 의해 변색되는 것일 수 있다.
또한, 상기 변색잉크는 지시층 내 PEI와 같은 기체흡착물질과 이산화탄소가 반응할 때 형성되는 카바믹 산에 의해 야기되는 pH 변화에 의해 변색되는 것일 수 있다. 또한, 상기 변색잉크는 이산화탄소와 식품 보관 중 발생하는 물질의 반응에 의해 생성된 물(H2O)이 반응하여 탄산이 형성되는 반응에 의해 야기된 pH 변화에 의해 변색되는 것일 수 있다.
상기 지시층을 포함하는 '식품용 지시계'가 식품이 보관된 상태의 pH 변화를 육안으로 확인할 수 있게 하므로, 예를 들어, 이를 식품용 포장재에 적용하는 경우, 포장된 식품의 보관상태를 용이하게 측정할 수 있다. 식품용 지시계의 효과는 이에 한정되는 것은 아니며, 지시층의 구성에 관하여는 후술하기로 한다.
먼저, 식품용 지시계를 제조하기 위해서는, 예를 들어 일면에 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 일면에 접착층이 형성된 제2 필름을 준비하며, 상기 준비된 제1 필름과 제2 필름을, 상기 제1 필름의 지시층과 상기 제2 필름의 접착층이 서로 마주보도록, 결합시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 식품용 지시계의 각 층이 형성된 구조를 나타냄에 있어서, 상기 '형성'은 해당 층이 개재되어 있음을 의미한다. 해당 층은 적층 공법에 의해 형성된 것일 수 있고, 인쇄 공법에 의해 형성된 것일 수 있으며, 형성 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 1a를 참조하면, 식품용 지시계는 제1 필름, 지시층, 접착층, 제2 필름이 순차적으로 형성된 구조를 포함할 수 있다. 또한, 상기 각 층과 필름 사이에는 상이한 기능을 갖는 복수의 층이 포함될 수 있으며, 예컨대 수분전이방지층, 열전도방지층, 기체투과방지층, 광투과방지층 등이 추가로 개재되어 있을 수 있다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 출원에 따른 제1 필름의 일면에는 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성될 수 있다. 제2 필름의 일면에는 접착층이 형성될 수 있는데, 일 실시예에 따라, 제2 필름의 일면에 접착제 조성물이 도포 또는 분사 코팅되고 건조되어 상기 접착층이 형성될 수 있다. 상기 제1 필름과 제2 필름은 순차적으로 또는 동시에 형성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 필름과 제2 필름의 부착은, 상기 제2 필름의 일면에 접착제 조성물이 코팅되고 건조된 후에 수행될 수 있다. 구체적으로, 제2 필름의 일면에 접착층이 형성된 후에, 상기 접착층이 제1 필름의 지시층과 마주하도록 상기 제1 필름과 제2 필름이 부착될 수 있다. 이는 제2 필름의 접착층을 형성하는 접착제 조성물이 건조되지 않은 상태로 제1 필름의 지시층과 부착되는 경우, 접착제 조성물 내 pH 조정제, 산 성분 또는 휘발성 성분의 휘발 등으로 인해서 pH 감응형 지시제를 포함한 지시층의 색 변화를 야기할 수 있기 때문이다.
상기 제2 필름의 접착층을 형성하는 접착제 조성물은 휘발하여 pH를 변화시킬 수 있는 성분을 포함하고 있는 접착제 조성물이라면 한정되지 아니하나, 구체적으로 수용액계 접착제, 에멀젼형 접착제, 용제형 접착제, 무용제형 접착제, 고체상 접착제, 필름형 접착제 등의 조성물일 수 있다.
상기 수용액계 접착제는 예를 들어 우레아계 접착제, 멜라민계 접착제 등일 수 있으며, 상기 에멀젼형 접착제는 폴리비닐아세테이트계 접착제, 아크릴계 접착제 등일 수 있으며, 상기 용제형 접착제는 아크릴계 접착제, 클로로프렌계 접착제, 셀룰로오스계 접착제, 우레탄계 접착제 등일 수 있으며, 상기 무용제형 접착제는 에폭시계 접착제 등일 수 있고, 상기 고체상 접착제는 에틸렌비닐아세테이트계 접착제, 에폭시계 접착제 등일 수 있으며, 필름형 접착제는 폴리에스테르계 접착제, 에폭시계 접착제 등일 수 있다. 보다 구체적으로는 접착제가 균일하게 코팅되도록 하기 위해 수용액계 접착제, 에멀젼형 접착제, 용제형 접착제 또는 이들의 혼합물을 이용하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접착층 형성을 위해 수용액계 접착제, 에멀젼형 접착제, 용제형 접착제 또는 이들의 혼합물 조성물을 이용하는 경우, 접착제의 건조 시 접착제 조성물 내 물, 에탄올 등의 용매와 휘발성 바인더 등의 휘발에 의한 pH 변화가 야기되기 때문에, 상기 지시층과 접착층의 접촉은, 접착층 형성을 위해 도포한 접착제 조성물이 건조된 후에 수행하는 것일 수 있다. 상기 접착층이 충분히 건조되면, 지시층에 접합시 지시층에 포함된 변색잉크에 조성물의 변색을 유도할 수 있는 인자가 전달되어 발생하는 변색을 최소화 할 수 있다.
이때, 상기 접착제 조성물이 충분히 건조되는 지의 여부는, 잉크의 색상 번짐 여부를 기초로 육안을 통해 확인할 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 접착층의 전체 접착제 조성물 중 용매를 비롯한 휘발성 성분이, 건조 전 접착제 조성물의 중량 대비 1 중량% 이하, 보다 구체적으로 0.5 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0 중량%(즉, 전혀 잔류하지 않음)이하로 잔류한 상태를 나타내는 것일 수 있다. 상기 접착제 조성물의 건조방식은 접착층 형성에 사용하는 접착제 조성물에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상온 건조, 열 건조, UV 건조 등의 방법으로 수행하는 것일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 접착제 조성물을 열 건조 하는 경우, 온도는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 접착제 내 용매의 기화 온도 이상에서 수행되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 접착제의 건조는 에탄올과 같은 유기계 용매를 이용하는 접착제 조성물의 경우, 접착제를 도포한 후 60 내지 100℃에서 수행되는 것일 수 있다.
이와 같이 제2 필름 상에 형성된 접착층이 건조된 후에 상기 접착층이 제1 필름 상에 형성된 지시층과 마주하도록 상기 제2 필름과 제1 필름을 접촉시킴으로써 제1 필름의 지시층의 변색을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 또 다른 일 측면에 따른 식품용 지시계의 지시층은 상기 접착층과 마주하는 일면에 백색잉크층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계는, 상기 백색잉크층과 상기 접착층이 접촉하도록 상기 제1 필름과 제2 필름이 결합되는 것일 수 있다.
이에 따라, 백색잉크층 상에 접착층과 제2 필름이 순차적으로 적층될 수 있으며, 각 층 사이에 상이한 기능을 갖는 다른 층이 개재된 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 백색잉크층은 지시층의 색상을 명확하게 나타내도록 하여, 지시층의 색상이 변화할 때 색상 변화의 시인성을 높이기 위함일 수 있다. 상기 백색잉크층은 백색잉크를 포함하는 조성물에 의해 형성되는 것으로, 상기 백색잉크는 이산화티탄, 산화아연, 리토폰(Lothopon), 황화아연(ZnS), 연백(lead white), 산화안티몬(antimony shite) 등의 무기안료 및 백색 유기안료로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 안료를 사용하는 것일 수 있다.
위와 같이 백색잉크층을 포함하는 식품용 지시계를 제조하기 위해 상기 식품용 지시계의 제조방법은, 제1 필름의 일면에 형성된 지시층의 일면을 제2 필름의 접착층과 접촉시키기 전에, 지시층의 일면에 백색잉크를 이용하여 백색잉크층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 접착층과 접촉되는 면은, 지시층의 일면의 최외측에 개재된 백색잉크층이다.
또 다른 일 측면에서, 상기 지시층의 최외측에 백색잉크층을 형성할 때 백색잉크 자체의 pH에 의해, 또는 백색잉크 조성물의 건조 시 기체 휘발에 의해 지시층이 변색되는 문제가 있을 수 있다. 이에 따라, 상기 지시층의 최외측에 백색잉크층을 형성하지 않고, 상기 제2 필름을 백색 필름으로 형성함으로써 지시층의 색상 변화의 시인성을 높이고, 식품 품질의 확인의 정확성을 우수하게 하는 효과를 나타낼 수도 있다.
식품용 지시계에 있어서, 상기 제1 필름의 일면에 형성된 지시층은 pH 감응형 변색잉크 및 비변색잉크를 포함하여 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 지시층은 단일층에 pH 감응형 변색잉크 및 비변색잉크가 혼합된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 필름의 일면에 형성된 지시층은 상기 제1 필름의 일면 적어도 하나의 pH 감응형 변색잉크와 적어도 하나의 비변색잉크를 교번하여 인쇄하는 것에 의해 형성될 수 있다. 상세하게, 교번은 변색잉크와 비변색잉크의 인쇄를 교대로 진행하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 교번은 변색잉크와 비변색잉크가 상이한 단층을 형성하여 반복된 구조를 나타내는 것을 의미할 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 제1 필름의 일면에 형성된 지시층은 상기 제1 필름의 일면에 적어도 하나의 pH 감응형 변색잉크와 적어도 하나의 비변색잉크를 교번하여 그라비아(gravure) 방식으로 인쇄하여 형성된 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 필름의 일면에 형성된 지시층의 인쇄 방식은 플렉소 인쇄, 실크스크린 인쇄, 디지털 프린팅 등 다양한 인쇄 방식으로 수행될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 필요에 따라 상술한 방식 외의 인쇄 방식으로 수행될 수 있다.
상세하게, 상기 지시층은 pH 감응형 변색잉크와 비변색잉크를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것일 수 있으며, pH 감응형 변색잉크를 포함하는 조성물과 비변색잉크를 포함하는 조성물 각각으로부터 형성되는 것일 수 있다. 예컨대, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 식품용 지시계는 적어도 하나의 pH 감응형 변색잉크층과 적어도 하나의 비변색잉크층을 포함할 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 식품용 지시계가 변색잉크층과 비변색잉크층을 각각 둘 이상 포함하는 경우, 제1 필름으로부터 가까운 순서대로 제1 변색잉크층, 제2 변색잉크층, 제1 비변색잉크층, 제2 비변색잉크층과 같이 명명할 수 있다.
도 8은 제1 필름 상에 두 개의 잉크층이 지시층을 구성하는 일 예의 모식도이다. 여기서, 제1 필름 상에 가까운 잉크층을 변색잉크층, 그 다음 층을 비변색잉크층으로 할 수도 있고, 또는 제1 필름 상에 가까운 잉크층을 비변색잉크층, 그 다음 층을 변색잉크층으로 할 수 있으며, 기술 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 상기 변색잉크를 포함하는 조성물 및 상기 비변색잉크를 포함하는 조성물 중 적어도 하나를 그라비아(gravure) 방식으로 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 필름 상에 두 개의 잉크층이 그라비아 방식으로 인쇄될 수 있고, 인쇄된 잉크 간 공간으로 변색 인자가 전달되어 변색잉크의 변색을 유도할 수 있다. 그리고, 이때 인쇄된 두 개의 잉크층의 색상 혼합에 의해 혼합색이 구현됨으로써 시인성을 우수하게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 변색잉크만으로 형성되는 지시층은 색상의 명도가 떨어져 색상 변화가 뚜렷하게 나타나지 않을 수 있는 문제가 있는데, 변색잉크와 비변색잉크가 혼합 인쇄되어, 또는 각 층의 색상이 혼합되어 보이는 경우, 색상 변화를 더욱 뚜렷하게 나타낼 수 있다.
상기 지시층은 변색잉크와 비변색잉크를 포함하는 단일 조성물로부터 형성되는 단일층일 수 있고, 변색잉크 조성물로부터 형성되는 변색잉크층과 비변색잉크 조성물로부터 형성되는 비변색잉크층을 각각 포함하는 것일 수 있다. 한편, 변색잉크만으로 지시층을 구성하는 경우, 변색잉크와 비변색잉크가 혼합되어 단일층으로 동일한 두께로 형성된 지시층 대비 변색잉크와 비변색잉크 각각으로부터 변색잉크층과 비변색잉크층으로 형성된 지시층을 제조하는 경우 사용되는 변색 안료의 총량이 증가할 수 있다. 이 경우, 식품용 지시계의 원가가 높아지는 문제를 야기할 수 있다. 또한, 변색잉크와 비변색잉크를 혼합하여 혼합 조성물로부터 지시층을 형성하는 경우, 변색잉크와 비변색잉크가 고르게 혼합되어야 하기 때문에 이들 잉크의 상용성을 고려해야 하는 문제가 있을 수 있다. 이에 따라, 식품용 지시계의 제조시 경제성과 공정의 간결성을 향상시키기 위해 변색잉크와 비변색잉크를 혼합하여 지시층을 형성할 수 있다.
이처럼, 변색잉크과 비변색잉크의 혼합을 통해 지시층의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 지시층의 형성시 비변색잉크를 사용함으로써 지시층을 형성하는 과정에서 사용되는 변색잉크의 사용량을 감소시켜 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
상기 변색잉크는 pH 변화에 의해 색상이 변화하는 안료를 사용할 수 있다. 그 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 알리자린 블루(Alizarin Blue), 메틸 바이올렛(Methyl Violet), o-크레졸 레드(o-Cresol Red), 크리스털 바이올렛(Crystal Violet), 에리트로신(Erythrosin), 티몰 블루(Thymol Blue), m-크레졸 레드(m-Cresol Red), 메틸 바이올렛 6B(Methyl Violet 6B), 아미노아조벤젠(Aminoazobenzene), 알리자린 옐로 R(Alizarin Yellow R), β-디니트로페놀(β-Dinitrophenol(2,6-Dinitrophenol)), 메틸 오렌지(Methyl Orange), 콩고 레드(Congo Red), p-에틸 오렌지(p-Ethyl Orange), 나프틸 레드(Naphthyl Red), 메틸 레드(Methyl Red), 카르민산 (Carminic acid), 클로로페놀 레드(Chlorophenol Red), 브로모티몰 블루 (Bromothymol Blue), 페놀레드 (Phenol Red), 뉴트럴레드 (Neutral Red), 페놀프탈레인(Phenolphthalein)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 안료를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비변색잉크는 식품용 지시계를 이용하여 확인하고자 하는 변색 인자에 의해 색상이 변화하지 않는 것이라면 모두 사용할 수 있으며, 구체적으로 상기 변색잉크의 변색 인자에 의해 색상이 변화하지 않는 것이라면 모두 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 비변색잉크는 pH 변화에 의해 색상이 변화하지 않는 안료를 사용할 수 있다.
상기 비변색잉크의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 비변색잉크는 외부 환경 요인에 의해 색이 변화하지 않으면서, 상기 변색잉크로 사용되는 잉크와 조합될 때 혼합색의 색상 변화를 더욱 뚜렷하게 하여 시인성을 높일 수 있는 것이 선택될 수 있다. 일 예로, 비변색잉크는 백색, 황색, 적색, 갈색, 녹색, 청색, 흑색, 금색 및 은색의 색상 또는 이들의 혼합 색상을 구현하는 적어도 하나의 안료를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 지시층 형성을 위한 잉크 조성물, 예컨대 변색잉크 조성물, 비변색잉크 조성물, 또는 변색 및 비변색잉크의 혼합 조성물 내 안료의 함량은 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 잉크 조성물 총 중량을 기준으로 변색잉크가 1 내지 10 중량%, 비변색잉크가 0.05 내지 2 중량%가 되도록 안료를 포함하는 것일 수 있다.
예컨대, 잉크 조성물에서 안료의 조성물이 상기 범위로 포함되어 변색잉크와 비변색잉크가 혼합되어 지시층을 구성하는 경우, 변색잉크의 함량을 줄여 지시층의 변화 정도가 감소함에도 불구하고, 비변색잉크를 사용하지 않았을 때와 비교하였을 때에 비하여 지시층의 시인성이 높아질 수 있다. 더욱 상세하게, 변색잉크와 비변색잉크가 혼합된 지시층은 초기 지시층의 색상, 명도, 채도 등의 조건이 최종 지시층의 색상, 명도, 채도 등의 조건과 대비가 용이하여, 지시층의 변화를 용이하게 식별할 수 있다.
상기 지시층은 pH 감응형 변색잉크와 비변색잉크 외에도 변색 인자의 흡착성을 개선하기 위해 변색 인자에 대한 흡착물질을 더 포함할 수 있다. 상기 흡착물질은 식품에서 발생하는 기체를 흡착할 수 있다. 이후, 흡착물질과 기체 간 반응을 통해 부산물 또는 수소이온을 생성시켜 pH 감응형 변색잉크의 변색을 유도할 수 있다. 이러한 흡착물질은 특정 가스에 대해 선택적으로 반응할 수 있으며, 이를 통해 반응성을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 상기 흡착제는 기체흡착물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로 수산화물을 포함할 수 있다. 상기 수산화물은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 수산화칼슘, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 흡착제는 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 지시층 형성을 위한 잉크 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 지시층이 적어도 하나의 변색잉크층과 적어도 하나의 비변색잉크층으로 구성되는 경우, 상기 흡착제는 적어도 하나의 변색잉크층에 포함되는 것일 수 있다.
상기 지시층은 제1 필름 상에 직접 도포, 혹은 분사되어 형성되는 것일 수 있다. 상기 제1 필름은 식품용 지시계 내에서 포장된 식품이 아닌 외부 환경 쪽에 배치되게 되므로, 상기 제1 필름은 지시층의 변색을 유도하지 않도록 비통기성 필름일 수 있다.
상기 제1 필름을 비통기성으로 구현하기 위해 비통기성 소재로 형성되는 것일 수 있으며, 또는 그 두께를 두껍게 형성하여 변색 인자가 투과하지 못하게 하거나 낮은 기체투과량을 유도 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 나일론(Nylon, Polyamide) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 소재로 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 필름은 12 내지 30 μm의 두께로 형성되는 것일 수 있다.
상기 제2 필름은 식품용 지시계를 이용하여 포장된 식품의 품질 변화로부터 야기되는 pH 변화 및/또는 pH 변화를 일으킬 수 있는 기체 발생 여부가 제1 필름 상의 지시층에 전달될 수 있도록 통기성 필름으로 구성되는 것일 수 있다.
상기 제2 필름은 통기성을 나타내기 위해서, 통기성 소재로 형성되는 것일 수 있으며, 박층(thin layer)으로 형성되어 통기성을 나타내게 되는 것일 수도 있다. 또한 상기 제2 필름은 친수성 소재로 형성되어 내부의 pH 변화 및/또는 pH 변화를 일으킬 수 있는 기체 발생에 의해 생성된 수분 입자를 지시층으로 전달하도록 하는 성질을 나타내는 것일 수 있으나, 제2 필름이 통기성을 나타내는 기전이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2 필름이 통기성 소재로 형성되는 경우, 그러한 통기성 소재는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low-density Polyethylene, LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(Low-density Polyethylene, LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High-density Polyethylene, HDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 타이벡®(Tyvek®), 종이, 셀룰로스 트리아세테이트 및 페박스® 탄성체(Pebax® elastomer) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 소재일 수 있다.
일 측면에서, 상기 제2 필름은 상기한 통기성 소재 외에도 식품용 포장재 내 포장되는 식품의 부패기간이 장시간 소요되는 식품인 경우 차단성 소재로 형성되는 것일 수 있다. 상기 차단성 소재는 일 예로 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 나일론(Nylon, Polyamide) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 소재로 형성되는 것일 수 있다. 그리고, 이때 형성되는 제2 필름에 천공을 형성하여 통기성을 나타내도록 가공한 것일 수 있으며, 이때 그러한 천공은 직경 0.5 내지 50 μm의 것일 수 있다. 또한, 제2 필름을 50 내지 100 μm의 두께로 형성하여 통기성을 나타내도록 하는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제2 필름은 백색 필름으로 형성되어, 상기 식품용 지시계 내 백색잉크층 없이도 지시층의 색상을 뚜렷하게 나타내는 효과를 나타낼 수 있다.
상기 식품용 지시계는 식품용 포장재에 직접 인쇄되는 것일 수 있고, 라벨의 형태로 제조되어 식품용 포장재에 부착되는 것일 수 있다.
일 측면에서, 상기 식품용 지시계의 제조방법은, 상기 제2 필름의 배면에 이형지를 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 식품용 지시계는 제2 필름의 배면에 점착층을 형성하고 이형지를 포함하여, 식품용 포장재에 부착되는 라벨의 형태로 제조되는 것일 수 있다.
일 측면에서, 상기 식품용 지시계를 포함하는 식품용 포장재를 제공할 수 있다.
상기 식품용 포장재는 식품을 포장하기 위해 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 식품용 지시계가 포함되는 식품용 포장재는 종이, 유리, 깡통(Can), 금속박 등의 금속, 셀로판, 플라스틱 등의 소재 및 이를 활용한 다층소재를 이용하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 플라스틱은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에스테르(PET), 폴리아미드(PA 또는 Nylon), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 셀룰로오스, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 등 일 수 있다.
일 측면에서, 상기 식품용 포장재, 및 식품용 포장재 내부에 포함된 식품을 포함하는 포장된 식품을 제공할 수 있다.
상기 식품용 포장재 내부에 포함되는 식품의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 신선도의 측정이 필요한 식품군, 또는 식품 변질에 대한 확인이 필요한 식품군일 수 있다. 그러한 식품의 종류는 예를 들어 냉장육(소고기, 돼지고기, 닭고기, 오리고기, 생선 등), 가공육(햄, 어묵, 베이컨, 소시지, 염장고기, 육포, 핫도그, 차슈, 생선구이 등), 발효식품(김치, 젓갈, 장류 등) 등일 수 있다.
일 측면에서, 상술한 바와 같이 제조된 식품용 지시계를 이용하여 식품의 품질을 확인하는 방법, 예를 들어 식품의 보관 상태를 확인하는 방법을 제공할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 식품의 보관 상태를 확인하는 방법은 지시층의 색상 변화를 육안으로 감지하는 것을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 지시층의 색상 변화로부터 식품의 품질에 변화가 있음을 확인하는 것일 수 있다.
일 예로, 식품용 지시계가 식품의 신선함을 초록색으로 표현하고 식품 품질 변화를 노란색으로 표현할 수 있다. 이 경우, 식품의 보관 상태를 확인하는 방법을 통해 초록색 상태는 식품이 안정적으로 보관되어 품질의 변화가 나타나지 않은 상태임을 확인할 수 있고, 노란색 상태는 식품의 부패, 변성 등을 예측할 수 있다.
더욱 상세하게, 식품용 지시계는 초기 식품이 포장된 pH 범위에서 초록색을 나타내고, 식품에서 발생된 기체에 의해 pH가 변화되어 기설정된 기준을 벗어나는 경우, 노란색으로 변경될 수 있다. 이 경우, 소비자는 식품용 지시계의 변색 상태를 통해 식품의 품질 변화를 인지할 수 있으며, 이를 통해 식품의 보관 상태를 확인할 수 있다. 한편, 식품용 지시계가 나타내는 색상은 상기의 예시에 제한되지 않으며, 지시층에 포함된 변색잉크 또는 비변색잉크의 특성에 따라 변경되어 적용될 수 있다.
이처럼, 소비자는 식품용 지시계의 지시층에 포함된 변색잉크 및 비변색잉크에 따른 색상을 기초로 저장된 식품의 보관 상태를 확인할 수 있다.
식품용 지시계의 제조방법을 이용하면, 포장된 식품의 품질 변화, 예컨대 pH 변화를 확인할 수 있는 지시계가 포함된 식품용 지시계를 제공할 수 있다.
또한, 식품용 지시계의 제조방법을 이용하면, 식품용 지시계의 사용 전에 식품용 지시계에 포함된 변색잉크가 변색 전 색상을 유지함으로써, 식품 품질에 대한 확인의 정확성을 우수하게 개선한 식품용 지시계 및 이를 포함하는 식품용 포장재를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다. 구체적으로, 상기 식품용 지시계는 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 먼저 준비된 두 구조를 합지하여 형성되는 것일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 식품용 지시계의 구조를 모식화한 것이다.
도 8은 일 실시예에 따른 제1 필름 상에 지시층을 인쇄하는 방법을 모식화한 것이다.
도 9는 실시예 1(좌측) 및 비교예 1(우측)의 식품용 지시계의 색상을 나타내는 사진이다.
도 10은 실시예 2(좌측) 및 비교예 2(우측)의 식품용 지시계의 색상을 나타내는 사진이다.
이하, 실시예를 들어 본 출원을 상세히 설명한다.
실시예 1. 식품용 지시계의 제조
제1 필름 상에 지시층을 형성하고, 제2 필름 상에 접착층을 형성한 후, 접착층의 건조가 완료되면 기 형성된 지시층을 부착하여 식품용 지시계를 제조하였다.
구체적으로, 에탄올을 용매로 하는 우레탄계 바인더 100 중량부, 변색잉크 2 중량부 및 기체흡착물질 5 내지 7 중량부를 교반하여 변색잉크 조성물을 제조하였다.
변색잉크 조성물은 메틸레드(Methyl Red), 브로모티몰 블루(Bromothymol Blue), 티몰 블루(Thymol Blue) 및 페놀프탈레인(Phenolphtalein)의 혼합물로 구성되었다.
다음으로, 12 μm의 PET 필름(제1 필름)에 노란색상의 비변색잉크 조성물을 175목의 그라비아 방식으로 인쇄한 후 건조하였다. 비변색잉크가 인쇄된 PET 필름에 상기에서 제조한 변색잉크 조성물을 175목의 그라비아 인쇄 공법으로 인쇄한 후 건조하였다. 상기에서 형성한 변색잉크층에 백색잉크 조성물을 인쇄한 후 건조하였다(지시층 형성).
다음으로, 제2 필름에 우레탄계 접착제를 코팅한 후 70℃에서 수초 간 건조하였다. 건조 후 잔류 고형분은 도포한 접착제 조성물의 20 내지 30 중량%가 되도록 하였다(접착층 형성).
상기에서 형성된 지시층과 접착층을 라미네이팅하여 합지한 후, 제2 필름의 외면에 점착제를 도포한 후 이형지를 부착하고 40 내지 50℃조건 하에서 에이징하여 식품용 지시계를 제조하였다.
비교예 1. 식품용 지시계의 제조
제1 필름 상에 제1 실시예에 사용된 성분을 사용하여, 지시층, 접착층 및 제2 필름을 순차적으로 형성하여 식품용 지시계를 제조하였다.
실험 결과, 상기에서 제조한 실시예 1과 비교예 1의 사진을 도 9에 나타내었다. 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 접착제를 제2 필름에 인쇄한 후 건조하여 지시층과 합지한 실시예 1의 식품용 지시계가 비교예 1의 식품용 지시계 대비 pH 변색 구간에 따른 변색 전 색상 대비 변색 후 색상 차이가 나타났다. 외부 변색 인자에 의하여 변색이 최소화된 실시예 1의 식품용 지시계의 경우 식품의 품질 확인 시 색상 변화를 더 크게 하여 시인성이 개선될 수 있음을 확인하였다.
실시예 2. 식품용 지시계의 제조
에탄올계 우레탄 바인더 100 중량부, 변색잉크로서 메틸레드(Methyl Red), 브로모티몰 블루(Bromothymol Blue), 티몰 블루(Thymol Blue) 및 페놀프탈레인(Phenolphtalein)의 혼합물 2 중량부, 비변색잉크로서 홍적색 안료 2 중량부, 및 가스흡착물질로서 PEI 2.5 중량부를 혼합하여 지시층을 제조한 것 외에 실시예 1과 동일한 방법으로 식품용 지시계를 제조하였다.
비교예 2. 식품용 지시계의 제조
에탄올계 우레탄 바인더 100 중량부, 변색잉크로서 메틸레드(Methyl Red), 브로모티몰 블루(Bromothymol Blue), 티몰 블루(Thymol Blue) 및 페놀프탈레인(Phenolphtalein)의 혼합물 2 중량부 및 가스흡착물질로서 PEI 2.5 중량부를 혼합하여 지시층을 제조한 것 외에 실시예 1과 동일한 방법으로 식품용 지시계를 제조하였다.
상기에서 제조한 실시예 2와 비교예 2의 사진을 도 10에 나타내었다. 도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 변색잉크와 비변색잉크를 함께 사용한 실시예 2가 비교예 2의 식품용 지시계 대비 색상 변화를 더욱 크게 나타낼 수 있도록 변색 전 초기 색상을 나타내도록 하는 것을 확인하였다.
실험결과, 도 10과 같이 실시예 2는 홍적색 안료를 포함하여 초기색은 보라색으로 설정되었고, 최종색은 주황색으로 설정되었다. 반면, 비교예 2는 홍적색 안료가 포함되지 않고 제조된 식품용 지시계로, 동일한 조건에서 초기색은 파란색으로 설정되었고, 최종색은 노란색으로 설정되었다. 이처럼, 실시예 2에 포함된 비변색잉크의 일종인 홍적색 안료에 의해 지시층의 명도, 채도, 색상이 개선되었으며, 이를 통해 시인성이 향상되는 것을 확인하였다.

Claims (17)

  1. 일면에 pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 일면에 접착층이 형성된 제2 필름을, 상기 제1 필름의 지시층과 상기 제2 필름의 접착층이 서로 마주보도록, 상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함하는, 식품용 지시계의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필름의 접착층은 상기 제2 필름의 일면에 접착제 조성물을 코팅하여 형성되는 것으로, 상기 접착제 조성물은 휘발성 성분을 포함하며, 상기 휘발성 성분은 상기 접착체 조성물의 총 중량 대비 1 중량% 이하가 되도록 구성되는 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필름의 접착층은, 상기 제2 필름의 일면에 접착제 조성물을 코팅하고 건조하여 형성되며,
    상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계는, 상기 제2 필름의 일면에 코팅된 상기 접착제 조성물이 건조된 후에 수행되는 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필름의 접착층은 상기 제2 필름의 일면에 수용액계 접착제, 에멀젼형 접착제, 용제형 접착제, 또는 이들의 혼합물을 코팅하여 형성된 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 필름의 지시층은 pH 감응형 변색잉크 및 비변색잉크를 포함하여 형성된 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 필름의 지시층은 상기 제1 필름의 일면에 적어도 하나의 pH 감응형 변색잉크와 적어도 하나의 비변색잉크를 교번하여 인쇄하는 것에 의해 형성되는 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 필름의 지시층은 상기 제1 필름의 일면에 적어도 하나의 pH 감응형 변색잉크와 적어도 하나의 비변색잉크를 교번하여 그라비아(gravure) 방식으로 인쇄하여 형성된 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지시층은 기체흡착물질을 포함하는, 식품용 지시계의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 지시층은 상기 접착층과 마주하는 일면에 백색잉크층을 더 포함하며,
    상기 제1 필름과 제2 필름을 결합시키는 단계는, 상기 백색잉크층과 상기 접착층이 접촉하도록 상기 제1 필름과 제2 필름이 결합되는 것인 식품용 지시계의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필름은 백색 필름인 것인 식품용 지시계의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 필름은 비통기성 필름이며,
    상기 제2 필름은 통기성 필름인 것인 식품용 지시계의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필름의 배면에 이형지를 부착하는 단계를 더 포함하는 것인, 식품용 지시계의 제조방법.
  13. pH 감응형 지시제를 포함하는 지시층이 형성된 제1 필름과 접착층이 형성된 제2 필름으로 형성되어 있는 식품용 지시계로서,
    청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 식품용 지시계의 제조방법에 의해 제조된 것인, 식품용 지시계.
  14. 청구항 13에 따른 식품용 지시계를 포함하는, 식품용 포장재.
  15. 청구항 14에 따른 식품용 포장재에 의해 포장된, 식품.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 식품은 냉장육, 가공육, 발효 식품 중 적어도 하나의 식품군을 포함하는, 식품.
  17. 청구항 13에 따른 식품용 지시계를 이용하여, 식품의 보관 상태를 확인하는 방법.
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