KR20220149569A - 산소 개질 포장용 차-기반 조성물 - Google Patents

산소 개질 포장용 차-기반 조성물 Download PDF

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KR20220149569A
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캐서린 퍼코
제이슨 프랫
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씨에스피 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

차-기반의 산소 스캐빈징 활성제 중합체 조성물을 포함하는 조성물, 예컨대, 산소 민감성 제품의 포장 및 보관에 사용하기 위한 카멜리아 시넨시스 식물 유래의 이러한 활성제를 혼입시킨 중합체 조성물, 재료, 및 용기가 개시된다. 이러한 조성물, 재료 및 용기는 식품, 의약품, 화장품, 담배 및 대마초와 같은 제품의 저장 수명을 보존하는 데 유용하다.

Description

산소 개질 포장용 차-기반 조성물
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 3월 6일자로 출원된 "TEA-BASED COMPOSITIONS FOR OXYGEN MODIFIED PACKAGING"이라는 명칭의 미국 특허 가출원 제62/986,294호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
발명의 분야
본 발명은 산소 수준을 감소시키고 포장된 산소 민감성 제품의 제품 특성을 유지하기 위해 산소 스캐빈징(scavenging) 물질을 사용하는 포장 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 산소 스캐빈징 물질 및 방법은 전형적으로 저장 수명을 증가시키거나, 그렇지 않으면 안에 포장된 제품의 품질을 개선시키기 위해 산소 민감성 물체를 포장하는 데 사용되는 물질 또는 용기에 차(tea)를 혼입시키는 단계를 포함한다.
산소 민감성 제품의 노출을 조절하는 것은 제품의 품질, 풍미 및 안정성 또는 저장 수명을 유지 및 향상시키는 것으로 잘 알려져 있다. 식료품, 음료 및 의약품과 같은 산소 민감성 물질을 포장하는데 있어서, 산소 오염은 특히 문제가 될 수 있다. 일반적으로 제품에 대한 산소의 유해하거나 바람직하지 않은 영향을 줄이기 위해 주의가 요구된다. 많은 식품은 산소 개시 분해를 겪는다; 예를 들어, 제조된 식품은 개별적인 일부가 플라스틱으로 만들어진 용기에 담겨 판매되고, 그 안에 포집된 공기 및 가공 후 패키지 내로 누출되거나 또는 전달되는 것은 본 산업에서 인지된 문제이다.
산소 민감성 제품은 식품, 허브, 음료, 의약품, 화장품, 담배 및 보다 최근에는 대마초 제품과 같은 다양한 제품을 포함한다. 전자 부품은 또한 수분 또는 대기 산소에 민감할 수 있으며 특수 포장을 필요로 한다. 산소 스캐빈저(scavenger)는 미사일 부품 및 탄약과 같은 군용 제품의 밀봉 보관에도 사용된다.
식품 및 음료 포장 산업에서, 포장 시스템 중의 산소에 대한 산소 민감성 식품의 노출 제한은 식품의 품질 또는 신선도를 유지하고, 부패를 감소시키며, 식품의 저장 수명을 연장한다. 예를 들어, 산화방지제(예를 들어, 이산화황, 트리하이드록시 부티로페논, 부틸화 하이드록시 톨루엔 및 부틸화 하이드록시 아니솔) 및 산소 스캐빈저(예컨대, 아스코르브산, 아이소아스코르브산 및 글루코스 산화효소-카탈라제)는 맥주에 대한 산소 오염의 영향을 감소시키기 위한 시도에서 화학적 첨가제로서 사용되었다(예를 들어, 문헌[Reinke et al., "Effect of Antioxidants and Oxygen Scavengers on Shelf-life of Canned Beer," A.S.B.C. Proceedings, 1963, pp. 175-180, Thomson, "Practical Control of Air in Beer", Brewer's Guild Journal, Vol. 38, No. 451, May 1952, pp. 167-184 및 von Hodenberg, "Removal of Oxygen from Brewing Liquor," Brauwelt International, III, 1988, pp. 243-4). 이러한 작용제를 맥주에 직접 첨가하는 것은 여러 가지 단점이 있다. 이산화황 및 아스코르브산염은 맥주에 첨가할 경우, 이취 생산을 초래하여 의도한 첨가 목적을 상실하게 된다.
포장 용기 내 산소 노출을 조절하기 위해 수많은 수단이 개발되었다. 산소를 배제하는 방법은 진공 및 불활성 기체 포장을 비롯한 기계적 수단을 수반했다. 이러한 절차에서 산소는 용기로부터 산소를 플러싱(flushing)하거나 진공화하여 패키지 내의 전체 대기 혼합물을 치환시킴으로써 제거된다. 일부 경우에, 패키지는 불활성 기체에 의해 역충전된다. 이러한 시스템은 보일러 수처리, 오렌지 주스 및 양조 산업, 및 식품의 개질-대기 포장에 사용된다. 이 기술은 다소 장비 집약적이지만, 포장 전 또는 포장 동안 제품(또는 이의 용기)으로부터 공기에 존재하는 산소의 약 90 내지 95%를 제거할 수 있다. 하지만, 이 접근법을 사용한 나머지 5 내지 10% 산소의 제거는 진공 처리에 더 긴 시간 및 불활성 기체 자체가 미량 산소에 의해 오염되지 않아야 하는 더욱 더 높은 순도의 불활성 기체의 점차 더 큰 부피를 필요로 한다. 이는 마지막 미량 산소를 이러한 방법으로 제거하는 데 많은 비용이 들게 한다. 이러한 방법의 또 다른 단점은 휘발성 제품 성분을 제거하는 경향이다. 이는 특히 식품 및 음료에서 문제이며, 이러한 성분은 종종 방향 및 풍미 일부 또는 전부에 종종 책임이 있다. 이러한 방법은 패키지로부터 모든 산소를 정량적으로 제거하지는 않는데, 그 이유는 완전한 탈기가 결코 이루어지지 않고 산소가 종종 포장된 제품에 용해되거나 포획된 상태로 남아 있기 때문이다. 또한, 불활성 기체 역충전이 사용되는 경우, 불활성 기체는 종종 미량의 산소를 패키지 내로 다시 가져온다. 이러한 진공 또는 플러싱 방법은, 특히 불활성 기체 취급이 수반되는 경우, 고속 포장을 위해 상당한 비용 및 정교함이 있는 기계를 종종 필요로 한다. 기계적 수단에 의해 식품 패키지로부터 모든 미량 산소를 제거하는 것은 극히 어려운 것으로 입증되었다.
기계적 수단과 함께, 1960년대까지 거슬러 올라가면, 유리의 산소는 제품으로부터 배출되고 패키지 외부의 산소는 방지될 수 있는 무산소(oxygen-free) 패키지 내에 장벽(barrier)을 형성하기 위한 시도로 제품을 봉입하는 포장 용기가 개발되었다. 이러한 용기는 개질된 대기 포장(MAP) 및 산소 장벽 필름 포장을 포함한다.
산소 노출을 조절하기 위해 사용된 또 다른 방법은 "활성 포장"이며, 이에 의해 식품을 함유하는 패키지는 산소에 대한 식품의 노출을 조절하는 일부 방식으로 변형되었다. 이 개념은 산소 조절("산소 스캐빈저"), 수분 조절기, 이산화탄소(CO2) 방출기, 이산화탄소(CO2) 흡수기, 에틸렌 흡수기 등과 같은 시스템을 조합한다. 활성 포장의 일 형태는 산화 반응을 통해 산소를 스캐빈징하는 조성물을 함유하는 산소 스캐빈징 향낭(sachet)을 사용한다. 향낭의 일반적인 1가지 유형은 제2철 상태로 산화되는 철 기반의 조성물을 함유한다. 또 다른 유형의 향낭은 미립자형 흡착제 상에 불포화 지방산 염을 함유한다. 또 다른 향낭은 금속/폴리아마이드 복합체를 함유한다. 철 기반 향낭에서 발생하는 단점은 스캐빈징이 적절한 속도로 일어나도록 하기 위해 패키지 내에 특정 대기 조건(예를 들어, 고 습도 또는 저 이산화탄소 수준)을 때로 필요로 한다는 것이다. 또한, 합성 화학적 물질을 함유하는 향낭은 우연히 섭취한다면 소비자에게 문제를 일으킬 수 있다.
산소에 대한 포장 제품의 노출을 조절하기 위한 또 다른 수단은 포장 구조 자체에 산소 스캐빈저를 혼입시키는 것을 수반한다. 패키지를 통한 보다 균일한 스캐빈징 효과는 향낭와 같은 별도의 스캐빈저 구조를 패키지에 첨가하는 대신에, 패키지에 스캐빈징 물질을 혼입시킴으로써 달성된다. 패키지 내부에 기류가 제한적인 경우에는 균일성이 특히 중요할 수 있다. 또한, 패키지 구조 내로 산소 스캐빈저의 혼입은 패키지 벽("활성 산소 장벽")을 투과할 때 산소를 차단하고 스캐빈징하는 수단을 제공하여, 패키지에 가능한 가장 낮은 산소 수준을 유지한다. 다양한 유형의 식품용 패키지 벽에 산소 스캐빈징 물질을 혼입시키는 것에서 제한된 성공이 달성되었다. 이전에 개발된 스캐빈저는 철 기반, 아황산염 기반, 아스코르브산염 기반 및 효소 기반 시스템뿐만 아니라, 산화성 폴리아마이드 및 에틸렌계 불포화 탄화수소를 포함한다.
철계 스캐빈저는 금속성 철을 수산화철(II) 및 수산화철(III)로 산화시키는 것에 기초한다. 이 반응은 가속화 작용을 하는 특정 조촉매 외에, 스캐빈징 과정을 개시하기 위해 수분을 필요로 한다. 이것은 의도적인 활성화를 가능하게 하는 촉발제(trigger) 기전을 생성한다. 그러나, 이러한 스캐빈저는 수분 함량이 높은 제품에만 적합하다. 이러한 물질 중 일부는 트레이뿐만 아니라 시트로도 가공될 수 있다. 그러나, 분말 스캐빈저를 중합체 시트로 가공할 때의 일반적인 단점은 투명도 감소 및 이러한 시트의 기계적 성질의 열화(deterioration)이다.
아황산염계 스캐빈저를 사용하는 과정에서, 산소 흡수는 아황산칼륨의 황산염으로의 산화 하에 일어난다. 이러한 작용제의 사용 시, 활성화는 또한 수분과의 접촉에 의해서도 일어난다. 이 스캐빈저 혼합물은 승온일 때까지, 예를 들어 저온살균 또는 멸균 동안 충분히 높은 수증기 투과성을 갖지 않는 중합체로 가공된다. American Can Company의 간행물에 따르면, 맥주병의 크라운 코르크가 주요 사용 분야이다.
아스코르브산염계 스캐빈저 또는 아스코르브산염과 아황산염의 혼합물은 순수한 아황산염계 시스템보다 더 효과적이다. 이 과정은 아스코르브산의 데하이드로아스코르브산으로의 산화를 수반한다. 주로 소듐-L-아스코르브산염이 사용된다; 그러나, 아스코르브산의 유도체가 또한 사용될 수도 있다. 산화 반응은 촉매, 바람직하게는 철- 및 구리 킬레이트 착물에 의해 가속화된다. 여기서 다시 수분은 작동 반응의 촉발제여서, 여기서도 이러한 스캐빈저의 사용은 수분 함량이 높은 제품에 제한된다. 아스코르브산염계 스캐빈저는 향낭로서 사용 가능할 뿐만 아니라 크라운 코르크 및 병 마개로도 가공된다. 미국 특허 제6,391,406호는, 예를 들어, 산소 및 물 또는 수증기 둘 모두에 투과성인 중합체 용기 및 산소 스캐빈저로서 작용하기에 효과적인 양으로 중합체 전체에 비교적 균일하게 분산된 유기 화합물 또는 이의 염의 산소 스캐빈징 화합물을 개시한다. 산소 스캐빈징 화합물은 아스코르브산염 화합물 또는 전이 금속 또는 이의 염의 폴리카르복실산 또는 살리실산 킬레이트 또는 착물일 수 있다. 촉매화제는 아스코르브산염 화합물에 의한 산소 스캐빈징 속도를 증가시키기에 충분한 양으로 포함되는 반면, 환원제는 폴리카르복실산 또는 살리실산 킬레이트 또는 착물의 성능을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다.
수분이 많은 식품을 함유하는 밀폐된 패키지로부터 유리 산소를 제거하는 방법이 제안되었다. 효소 기반 스캐빈저와 관련하여, 이 과정은 글루코스 산화효소에 의해 촉매되는 글루코스의 글루콘산 및 과산화수소로의 산화를 수반하며, 이는 물과 산소로 분해된다는 점에서 추가 효소 카탈라아제에 의해 무해하게 된다. 이 시스템의 장점은 식품법에 관한 천연 성분의 무해함에 있다. 이러한 제품 중 다수는 향낭 형태로 판매된다. 그러나, 이러한 절차는 느린 생물학적 산소 제거가 일어나도록 하기 위해 긴 시간 기간 동안, 일반적으로 적어도 1일 동안 암실에서 염지육의 보관을 필요로 하고, 이는 종종 식품 판매업자에게 바람직하지 않으며, 판매하는 식품의 생존 시간을 감소시킨다. 이러한 스캐빈저 사용의 또 다른 단점은 소비자에게 매우 바람직하지 않은 녹갈색 육류 표면을 생산하는 육류 제품에 효소가 접촉할 가능성이 있다는 것이다.
산화성 중합체는 또한 산화성 폴리아마이드 및 에틸렌계 불포화 중합체를 포함한다. 주로 나일론 폴리(m-자이자일렌 아디파미드)가 사용된다. 스캐빈징 과정의 활성화는 UV선에 의한 광개시를 통해 일어나고, 코발트가 산화 촉매로서 첨가된다. 이 원리를 기반으로 시판되는 제품은 주로 PET 병용 블렌드에 사용된다. 그러나, 폴리아마이드는 열가소성 중합체와 상용되지 않고, 때로 압출 공정 또는 가열 밀봉 공정의 요구되는 승온에서 제조되는 동안 수송 또는 기계적 문제가 발생하는 단점이 있다.
에틸렌계 불포화 탄화수소는 산화성 기질의 가장 다재다능한 그룹을 형성한다. 활성 성분으로서 불포화 지방산을 함유하는 향낭이 사용 가능하다. 또한, 폴리부타디엔, 폴리아아이소프렌 및 이들의 공중합체(미국 특허 제5,211,875호; 미국 특허 제5,346,644호)뿐만 아니라 측쇄로서 사이클로올레핀을 갖는 아크릴레이트(WO 99/48963; 미국 특허 제6,254,804호)와 같은 다수의 산화성 중합체가 이 그룹에 함유된다. 후자 그룹은 시중에서 입수가능하고 증가하는 산화도에 의해 물질 성질이 열화되는, 상기 언급된 중합체의 경우와 같이, 다른 산화성 에틸렌계 불포화 중합체보다 결정적인 장점인, 중합체의 구조가 산화 과정에 의해 파괴되지 않는 장점을 제공한다(WO 99/48963).
모두 폴리-(에틸렌-메타크릴레이트-사이클로헥세닐메틸아크릴레이트)(EMCM) 유형의 삼원공중합체인 이들 수지는 메틸아크릴레이트를 적절한 알코올로 부분 재에스터화함으로써 생성된다. 이들은 강직성 및 유연성 포장재에 사용될 수 있으며, 높은 투명도, 높은 능력 및 빠른 동역학에 의해 구별된다. UV 촉발제 기전으로 인해, 이들 아크릴레이트는 건조한 것뿐만 아니라 수분이 많은 포장 제품 적용예에 적합하다. 산화 과정은 산화 가능한 폴리아마이드에서와 같이 코발트-촉매된다. 한편, 올레핀의 환형 구조는 포장재료의 품질에 유해한 효과가 있고 식품법과 관련하여 문제가 되는, 저분자 산화 생성물의 생산을 방해한다.
용기 크라운 또는 클로저(closure)에 산소 스캐빈징 시스템을 혼입시키는 시도가 이루어졌다. 예를 들어, 미국 특허 제4,279,350호는 산소 투과성 장벽과 물 흡수성 지지층 사이에 배치된 촉매를 혼입시킨 클로저 라이너(closure liner)를 개시하고 있다. 또 다른 클로저는 영국 특허 출원 제2,040,889호에 개시되어 있다. 이 클로저는 독립 기포형 코어(산소 스캐빈저로서 작용하는 이산화황 및 물을 함유할 수 있음) 및 액체 불침투성 스킨을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")로 성형된 마개 형태이다. 또한, 유럽 특허 출원 제328,336호는 내부에 산소 스캐빈저를 함유하는 중합체 매트릭스로 형성된, 캡, 제거 가능한 패널 또는 라이너와 같은 예형된 용기 클로저 요소를 개시한다. 바람직한 스캐빈저로는 아스코르브산염 또는 아이소아스코르브산염을 포함하며, 이들의 스캐빈징 성질은 충전된 용기에 장착한 후 요소를 저온살균 또는 멸균함으로써 활성화된다. 유사하게, 유럽 특허 출원 제328,337호는 산소 스캐빈저를 혼입시킴으로써 개질된 중합체 매트릭스 물질을 포함하는 용기 클로저용 밀봉 조성물을 개시한다. 이러한 조성물은 클로저에 적용하기 위한 유체 또는 용융 가능 형태일 수 있고, 또는 클로저 개스킷 형태로 클로저 상에 침착물(deposit)로서 존재할 수 있다. 이들 화합물의 스캐빈징 성질은 역시 클로저 또는 금속 캡 상의 개스킷으로 용기를 밀봉할 때 침착물을 저온살균하거나 멸균함으로써 활성화된다.
식품, 의약품, 화장품 및 기타 산업 적용예에 유용한 효과적이고 안전하며 환경 친화적인 포장 재료 및 용기는 산소 조절 성질이 개선된 포장 산업에서 여전히 매우 요구되고 있다. 식품 산업에서는, 예를 들어, 특정 식품의 색 및 풍미를 보존하기 위해 패키지로부터 특히 최소량의 산소를 제거해야 할 필요가 있고, 패키지는 제품의 원하는 저장 수명 동안 무산소 상태로 유지되어야 한다. 현재, 이와 관련하여, 소량의 산소는 상업적으로 현재 이용 가능한 많은 비교적 기체 불투과성인 가요성 포장재에 침투한다.
따라서, 본 발명의 목적은 패키지로부터 잔류 유리 산소가 제거되거나 실질적으로 제거되는 산소 열화성 또는 산소 민감성 제품을 포장하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 안에 포장된 제품 또는 부품의 원하는 보관 기간 동안 무산소 또는 실질적으로 무산소 상태를 유지하는 패키지를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 추가 목적은 패키지 내의 산소 수준이 제어되는 개선된 제품 포장 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제품(예컨대, 식품 품목)을 유지하는 패키지에 보관된 제품에 대한 내부 환경을 소비자를 위해 안전하고 건강하게 유지하면서, 유리 산소가 효과적으로(완전히 또는 실질적으로) 제거되는 식품용 밀봉 패키지를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 무산소, 실질적으로 무산소 또는 산소 개질 패키지를 형성하기에 적합한 재료를 제공하는 것이다.
식품 포장 산업과 관련하여, 본 발명의 산소 스캐빈징 물질은 저장 수명 연장, 색상, 맛 및 냄새 보존, 곰팡이 성장 감소, 및 비타민 및 기타 영양가 유지의 이점을 제공한다.
더욱이, 포장 부품 및 재료는 제품의 운송, 봉쇄 및 보존 이상으로 목적을 확대하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있다. 포장에 사용되는 재료는 종종 마케팅 및 브랜드 개발의 스토리텔링 측면에서 선택되는 디자인 요소이다. 식품 또는 음료에 합성 산화방지제 및 산소 스캐빈저의 첨가는 제품이 첨가제를 함유한다는 라벨링을 필요로 한다. 이와 같이 합성 첨가제는 오늘날 신선하고 "완전 천연" 제품 시대에 점점 더 바람직하지 않게 되고 있다.
또한, 소비자의 인식과 사회적 의식이 높아짐에 따라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 포장 제품의 특성이 중요해지고 있다. 패키지 개발은 환경적 책임과 환경 규정, 재활용 규정 및 폐기물 관리에 대한 고려를 수반한다. 결과적으로, 특히 소비자 지향적이고, 안전하고, 환경 의식적이며, 생분해성인 산소 스캐빈징 물질이 요구된다.
본 명세서에 개시된 산소 스캐빈징 물질은 일반적으로 차(tea)로 알려진 물질이다. 차는 커피, 초콜릿, 청량 음료 및 알코올 혼합된 것을 비롯한 다른 모든 것과 같이, 세계에서 소비되는 가장 대중적인 음료로 보고되어 있다. 본 발명자들은 포장 재료에 혼입되었을 때 차가 산소 민감성 제품의 포장과 관련된 포장 산업에서 해결하고자 하는 많은 문제를 해결하는 기능을 한다는 것을 발견했다.
본 발명은 향낭으로서 사용될 수 있거나, 중합체 또는 복합재와 같은 다양한 담체에 분산될 수 있고 산소 스캐빈징 조성물로서 포장 재료에 사용될 수 있는 차-기반의 산소 스캐빈징 물질의 용도에 관한 것이다. 이들 조성물은 혼입된 산소 스캐빈징 물질의 산소 흡수율의 신규하고 예상치 못한 증가로 인해, 패키지 내의 산소에 대한 노출로 인한 산소 민감성 포장 재료의 열화 또는 반응을 방지하고 산소 민감성 제품의 산소 개시 분해를 감소시키는 데 유용하다.
본 발명은 유사한 참조 번호가 유사한 요소를 지정하는, 이하 도면과 관련하여 설명될 것이며, 여기서
도 1은 장벽 시트 기재에 접착된, 본 발명의 선택적인 실시형태에 따른 산소 스캐빈징제를 포함하는 중합체 조성물로 형성된 시트 또는 필름의 단면도이다.
도 2는 차 산소 스캐빈징제를 보여주는 도 1에 따른 동반 중합체(entrained polymer)의 클로즈업 개략도이다.
도 3은 본 발명의 선택적인 실시형태에 따른 산소 스캐빈징제를 포함하는 동반 중합체를 사용하여 형성될 수 있는 패키지의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 산소 스캐빈징 필름의 실시예 1의 실험 결과를 보여주는 대표 그래프이다.
도 5는 대안적인 대조용 산소 스캐빈징 필름과 비교하여, 본 발명에 따른 산소 스캐빈징 필름의 실시예 2의 실험 결과를 보여주는 제2의 대표 그래프이다.
도 6은 밀봉된 용기 내에서 물의 존재 및 부재 하에 본 발명에 따른 필름의 실시형태에 의한 산소 스캐빈징능을 보여주는 실시예 3의 실험 결과 그래프이다.
도 7은 블랙티(black tea)를 포함하는 본 발명의 산소 스캐빈징제의 실시형태의 성능을 보여주는 실시예 4의 실험 결과 그래프이다.
본 발명의 방법 및 차-기반의 산소 스캐빈징 포장 재료 및 용기는 산소 민감성 제품을 포장, 산소 제어 및 보존하기 위한 천연의 안전하고 건강한 생성물 해법을 제공한다. 이것은 또한 수십억 달러의 글로벌 포장 산업에 장기적인 환경 영향을 미치는 환경적으로 책임 있는 대안적인 해법을 제시한다.
본 명세서에서, 용어 "산소 스캐빈저(oxygen scavenger)"는 포장 재료 또는 클로저 밀봉 장치를 거쳐 또는 통해 패키지 내부로 진입하는 산소 또는 포획된 산소와 반응하거나 조합하여 밀폐된 패키지 또는 용기의 내부로부터(예를 들어, 내부의 공기 또는 빈 공간으로부터) 산소의 수준, 양 및/또는 농도를 제거하거나 또는 감소시킬 수 있는 화합물, 조성물 또는 물질, 및/또는 패키지 내의 산소 수준을 제어할 수 있는 화합물을 의미한다. "산소 스캐빈징", "산소 조절" 및 "산소 제어"는 본 명세서에서 호환해서 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이, "산소 농도"와 관련하여 사용된 용어 "농도"는 특별한 밀폐 용기 내에서 측정된 바와 같은, 공기의 총 부피에 대한 산소 기체의 양을 의미한다.
일반적으로, 본 발명의 산소 스캐빈징 물질은 또한 산화를 저해하는 물질인 "산화방지제"로서 기능할 수 있고, 식료품, 음료, 화장품, 의약품, 담배 또는 대마초에 첨가 시, 산화 속도를 늦추거나, 그렇지 않으면 식료품, 음료, 화장품, 의약품, 담배 또는 대마초 제품과 같은 각 물체에 대해 산화의 바람직하지 않은 효과를 감소시키는 물질 또는 화합물을 지칭한다.
본 명세서에서 본 발명의 산소 스캐빈징 활성 물질은 일반적으로 "차"로 알려져 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "차"는 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis) 식물 또는 관목 속의 천연, 미경화(uncured), 경화 또는 달리 가공된 부분(이 용어는 본 명세서에서 이의 일반적인 용어인 "차 식물"과 상호교환적으로 사용됨)을 지칭한다. 카멜리아 시넨시스 차 식물의 모든 표본은 본 발명의 선택적인 측면 및 범위 내에서 고려된다. 바람직한 실시형태에 따르면, 찻잎은 활성 산소 스캐빈징 물질로서 사용된다. 그러나, 본 명세서의 차 재료는 차 식물의 잎에 제한되지 않으며; 새싹, 줄기 및 스티프(steep)와 같은 차 식물의 모든 부분이 밀봉된 용기 내에서 산소 개질에 영향을 미치기에 충분한 능력 및 수준에서 작동하는 정도이면 본 발명에 따라 고려된다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 차 재료는 초기의 가공되지 않은 원료 형태일 수 있거나 특정 유형의 차를 위해 차 생산에 일반적으로 활용되는 기술에 따라 가공될 수 있다. 차는 일반적으로 차, 전형적으로 차 표본의 잎을 수확 후 제조 및/또는 가공하는 방법을 기반으로 하여 유형 또는 범주별로 나뉘어진다. 전 세계적으로 적어도 6가지 유형이 생산된다: "백"차("white" tea)는 예건(wilt)하고 산화되지 않으며; "블랙"티("black" tea)는 예건하고 때로는 파쇄하고, 완전히 산화되며(중국 및 기타 동아시아 차 문화권에서는 紅茶[홍차] 또는 "레드티"라고 함); "황"차("yellow" tea)는 예건되지 않고 산화되지 않지만 황색이 되게 하고; "우롱"차는 예건되고, 찧어서, 부분 산화되며; "녹차"는 예건되지 않고 산화되지 않으며; "후발효" 차는 발효 또는 퇴비화된 녹차이다(중국 차 문화에서는 [헤이차(heicha)] "블랙티"라고 함). 녹차는 본 발명에 따라 사용되는 표본의 특히 바람직한 실시형태이다.
중국 녹차 중 일부 인기 있는 유형으로는 다음을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다: 장쑤에서 생산되는 벽라춘(Biluochun)은 달팽이처럼 말려 있는 잎 모양을 따서 명명된 것이고; 광둥어 이름으로 영어로 알려진 천미(Chun Mee)는 중국 이외의 지역에서 인기가 있고 자두 같은 풍미가 나고; 화약 차는 회전식 건조되어 각 잎이 화약과 유사한 작은 알갱이로 말려진 차이며; 황산마우펑(Huangshan Maofeng)은 안휘성의 황산 산맥의 미기후에서 재배되는 마우펑 차의 일종이며, 크기가 같은 2개의 잎과 새싹을 함께 온전하게 따서 수확한 것이며; 영어 번역으로 "용의 우물" 차라고도 알려진 롱징차(Longjing)는 저장성 항저우 근처에서 재배되며 가장 잘 알려진 냄비에 구운 중국 녹차로, 그 향이 생산되는 지역의 지형에서 부분적으로 유래되며; 루안 멜론 씨드(Lu'an Melon Seed)는 안후이성에서 재배되며 전형적인 중국 차 수확과 달리, 각 가지에서 두 개의 잎을 따로 따서 새싹과 줄기가 없으며 전형적인 중국 녹차보다 풀 맛이 나며; 타이핑 허우쿠이(Taiping Houkui)는 안후이성에서 재배되며 비정상적으로 큰 잎을 가진 품종을 사용하여, 생산 과정에서 찻잎을 평평하게 만들어 잎과 줄기에서 소위 "두 개의 칼과 한 개의 기둥" 모양을 만든 것이며; 신양마우젠(Xinyang Maojian)은 허난성 신양에서 재배되는 마우젠 차의 일종으로, 새싹과 하나의 잎을 함께 따서 수확한다.
인기 있는 일본 녹차로는 다음을 포함한다: 반차(Bancha)는 전차(sencha)를 생산하는 데 사용되는 것과 같은 관목에서 딴 저급의 차로서, 향이 다소 진하고 전차 생산이 끝난 후 매 계절마다 따고; 겐마이차(Genmaicha)는 전차 찻잎을 구운 쌀과 조합하여 만들며; 교쿠로(Gyokuro)는 따기 전에 3주 동안 그늘에서 재배하며 일본에서 생산되는 가장 독점적인 차 품종 중 하나로서, 그늘처리(shading) 기술은 더 달콤한 맛을 부여하고, 그늘처리된 잎에 엽록소의 양이 더 많은 결과로서 특히 진한 색을 만들어낸다. 교쿠로 차는 일본 최초의 차 재배 지역인 우지 지역과 연관이 있으며 종종 차나무의 작은 잎 품종을 사용하여 만들고; 호지차는 전차나 반차 잎을 쿠키차 나뭇가지와 함께 볶아서 만든 차이며; 가부세차는 교쿠로와 비슷하며, 따기 전에 일주일 동안만 그늘에서 처리한 것으로, 맛은 다소 교쿠로와 일반 전차의 사이이며; 쿠키차(Kukicha)는 전차 잎과 줄기로 만든 혼합 차이고; 말차(Matcha)는 교쿠로와 마찬가지로 따기 전에 그늘에서 처리된다. 따서 가공한 잎을 텐차(tencha)라고 한다. 이 제품은 그 다음 말차인 고운 가루로 분쇄된다. 차 가루는 매우 부패하기 쉽기 때문에 말차는 일반적으로 소량으로 판매되며 전형적으로 다소 비싸다. 말차는 일본 다도에서 사용되는 차의 일종이다. 전차는 차 시즌에 걸쳐 생산되며 일본에서 생산되는 모든 차의 80%를 차지하는 가장 보편적인 것이다. 전차의 90%는 야부키타 품종에서 재배되고; 차의 첫 번째 조기 수확물인 신차(Shincha)는 첫 홍조 전에 따서 가장 어린 새싹으로 만들고, 4월 초순에서 5월 초순에 딴다. 신차는 전형적으로 전차의 조기 수확물을 지칭하지만, 주요 수확 이전의 시즌 초반에 따는 모든 종류의 차를 지칭할 수 있다. 제한된 수량으로 생산되기 때문에 신차는 매우 귀중하고 얻는데 비싸다.
한국의 녹차는 유사하게 몇 가지 상이한 요인을 기반으로 하여 다양한 유형으로 분류되는데, 가장 흔한 것은 홍조 여부 또는 잎을 따는 시기(따라서, 또한 잎 크기)이다. 한국의 차는 우전, 세작, 중작, 대작, 입차, 가루차, 덕금차, 증제차, 반야차, 죽로차("bamboo dew tea")를 포함하며, 이 죽로차는 한국에서 가장 인기 있는 녹차 중 하나로서, 경상남도 김해, 하동, 진주의 대나무 사이에서 자란 찻잎으로 만든 것이다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 상기 기재된 녹차의 품종 중 임의의 것을 포함하고 본 발명에 따른 포장 재료에 혼입된 산소 스캐빈징 물질 작용제로서 작동가능한 것으로 여겨진다. 특정한 작용 기전에 제한됨이 없이, 차의 산화 수준은 차의 산소 스캐빈징 능력과 관련이 있으며, 이에 따라 차가 덜 산화될수록 용기 내에서 산소 스캐빈저로서 더 잘 기능하는 것으로 생각된다. 따라서, 녹차는, 전형적으로 블랙티, 우롱차 또는 후발효차와 비교하여, 분류된 6가지 상이한 일반 유형의 차 중에서 가장 덜 산화되기 때문에 본 발명의 차 활성 스캐빈징 물질의 바람직한 실시형태이다. 이와 같이, 녹차는 또한 다른 유형의 차와 비교하여 본 발명의 용기 내의 산소 수준을 개질시키거나 조절하기 위해 밀봉된 용기 내에서 더 오랫동안 기능한다. 상이한 종의 녹차의 산소 스캐빈징 기능은 또한 이러한 일반 원칙에 따라 작동하는 것으로 여겨지며, 따라서 상이한 종의 녹차를 포함하는 본 발명의 실시형태는 그들 고유의 산소 스캐빈징 능력에 따라 선택될 것이다. 장기간의 산소 개질 또는 제어를 가능하게 하는 용기는, 예를 들어, 의약 제품의 보관 및 해산물과 같은 식품 보관과 같은 적용예에 특히 바람직하며, 따라서 녹차는 이러한 적용예에 바람직한 산소 스캐빈징 물질일 것이다. 예를 들어, 전자 부품 운송을 위한 종이 포장과 같이 짧은 기간의 산소 제어를 필요로 하는 포장에서는 다른 요인을 기반으로 하여, 다른 유형의 차-기반의 포장 재료의 사용이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 비용이 중요한 고려 인자인 경우, 블랙티와 같은 녹차 외에 다른 차는 녹차보다 생산 비용면에서 더 효과적일 수 있다.
본 명세서에서 차 성분 물질의 형태는 패키지로 공급되거나, 또는 미정제 형태, 전체 부분, 예컨대 전체 잎으로 본 발명에 따라 활용될 수 있고; 또는 분쇄, 잘게 썬 것, 얇게 썰거나, 마쇄하거나, 또는 더 미세한 부분 또는 분말 형태로 달리 가공될 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 차는 건조된 분말 형태로 공급된다. 대안적으로, 차는 물에서 양조를 통하는 것과 같이 가공을 거친 후, 생성된 양조된 차 액체는 탈수되고 건조 분말 형태로 제공된다. 여하튼, 본 발명에 따른 산소 스캐빈징제가 카멜리아 시넨시스 차 식물로부터 유래될 수 있는 다양한 방식이 고려된다.
용어 "패키지(package)", "포장(packaging)" 및 "용기(container)"는 내부에 물체(즉, 제품)를 보유하거나 함유할 수 있는 수용기(receptacle)를 나타내기 위해 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. 선택적으로, 패키지 또는 용기는 그 안에 보관된 물체(즉, 제품)를 포함하거나 보유할 수 있거나, 또는 빈 상태로 유지될 수 있다. "헤드스페이스"는 패키지 또는 용기의 내부 공간 내에 보관된 물체를 둘러싸는 임의의 빈 공간을 지칭한다. 패키지, 포장 및 용기의 비제한적인 예로는 트레이, 상자, 카톤, 병, 베슬, 파우치, 가요성 백 또는 물체를 보유할 수 있는 임의의 다른 수용기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 산소 제거 성분은 용기의 헤드스페이스 또는 다른 구획에 위치하며, 산소 민감성 제품과 물리적으로 접촉하지 않는다.
바람직한 실시형태에서, 패키지 또는 용기는 밀폐되거나 덮여 있다. 특정 용기에 사용하기에 적합한 임의의 유형의 덮개, 예컨대, 덮개, 캡, 뚜껑, 플러그, 마개, 코르크, 개스킷, 씰, 와셔, 라이너, 링, 디스크, 또는 임의의 다른 밀폐 장치가 사용될 수 있다. 선택적으로, 덮개 또는 클로저 장치는 내부를 볼 수 있도록 투명하다. 덮개 또는 밀폐 장치는 선택적으로, 예를 들어, 뚜껑 밀봉제, 접착제 또는 열 밀봉을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 공정을 사용하여 패키지 상에 추가로 밀봉될 수 있다. 본 발명의 용기 또는 패키지는 식품 운송, 보존 및/또는 보관과 같은 임의의 목적을 위해 상업적으로 사용될 수 있다. 용기 또는 패키지의 모양이나 기하학적 형태는 제한되지 않는다.
일 실시형태에 따르면, 차 또는 차-기반의 물질 표본을 포함하는 향낭을 제공함으로써 용기 내의 산소 수준 또는 양을 감소시키는 방법이 제공된다. 향낭은 임의의 바람직한 모양 또는 구성으로 제공될 수 있으며, 예를 들어 향낭은 원형 또는 꽃과 같은 장식 모양 등의 기하학적 모양일 수 있다. 향낭에는 플랩(flap)과 같은 부가적 부분이 있을 수 있다. 전형적으로, 본 발명에 따르면, 향낭은 향낭의 본체에 사용되는 산소 투과성 외피를 포함할 것이다. 식품 적용예의 경우, 향낭은 식품 등급 여과지 또는 거즈 재질인 것이다. 일 실시형태에서, 차 성분을 함유하는 향낭은 용기에 직접 제공되고 보유된다. 일 실시형태에서, 향낭은 진공 밀봉된 패키지와 같이 포장 제품과 직접 접촉하여 배치된다. 대안적인 실시형태에서, 향낭은 패키지의 헤드스페이스에 보유된다. 대안적인 실시형태에서, 향낭은 제품 보유 구획에 인접한 별도의 구획에 배치되어, 산소는 두 구획 사이를 투과할 수 있어, 차-기반의 작용제가 반응하여 전체 용기 내의 산소 수준에 영향을 미치게 한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 차 또는 차-기반의 조성물은 포장 재료 또는 이의 성분에 직접 혼입된다. 패키지 생산 산업에서 일반적으로 사용되는 표준 재료는 플라스틱, 종이, 유리, 금속, 합성 수지 및 이들의 조합이다. 차 성분의 산소 스캐빈징 성질은 전형적으로 대기 수분, 패키지 내 수분 함량 또는 패키지 내로 또는 패키지를 통해 침투하는 증기 형태의 수분, 또는 외부 수단을 통해 패키지 내로 도입되는 액체 형태의 수분과의 접촉에 의해 산소를 스캐빈징하기 위해 활성화된다. 일 실시형태에 따르면, 차-기반의 산소 스캐빈징 화합물은 건조 상태로 포장 재료에 보유되고 물 또는 수증기와의 접촉에 의해 산소 스캐빈징을 위해 활성화될 때까지 실질적으로 비활성 상태로 유지된다. 본 발명의 산소 스캐빈징 성질을 개시하기 위해 금속 염 또는 광개시제가 전혀 필요하지 않다는 점은 본 발명의 분명한 장점이다.
본 발명의 차-기반의 산소 스캐빈징 조성물 및 물질은 패키지 내에서 산소의 특정 양을 감소시키거나 유지함으로써 산소 수준을 제어하는 기능을 한다. 패키지 내 산소의 양은 조성물 또는 물질에 혼입되는 차 기반의 작용제의 양에 의해 어느 정도 제어될 것이며, 패키지 또는 패키지 내에 유지되어야 하는 제품의 원하는 특정 최종 용도의 적용예에 따라 달라질 것이다.
바람직한 실시형태에 따르면, 차 또는 차-기반의 조성물은 중합체 또는 중합체 조합에 혼입된다. 이 실시형태의 추가적인 이점은 스캐빈징 물질이 용기 패키지 내에 향낭으로서 별도로 제공될 필요가 없으므로 산소 스캐빈징 향낭과 연관된 추가 취급 단계 및 안전성 문제를 제거한다는 것이다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명의 산소 스캐빈징 물질은 필름 및 또는 전형적으로 필름 층으로 제조된 시트에 혼입되고, 용어 "필름" 및 "시트"는 본 명세서에서 동의어로 사용된다. 산소에 반응성인 차-기반의 성분은 필름의 매트릭스에 내포되거나 그 안에 공유적으로 혼입될 수 있다. 물질의 시트는 이의 원하는 용도에 따라 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나, 착색 투명 재료 또는 불투명일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 차-기반의 성분은 함께 결합된 복수의 시트 층으로 구성된 복합 재료에 혼입된다. 예를 들어, 매트릭스는 유기-무기 혼성 중합체로부터 형성될 수 있고; 대안적으로 순전히 유기 구조를 가질 수 있다.
선택적으로, 일 실시형태에서, 차 성분은 식품 패키지의 벽 상에 또는 벽 내에 배치되는 필름(예를 들어, 중합체 필름)에 혼입된다. 선택적으로, 필름은 패키지의 내부 표면에, 예를 들어, 접착제를 사용하여 접착될 수 있다. 대안적으로, 필름은 패키지의 내부 표면에 열 스테이킹(heat staking)(접착제 없이)될 수 있다. 기판 상에 필름을 열 스테이킹하는 공정은 본 기술분야에 공지되어 있고, 전체가 본 명세서에 참조에 의해 원용되는 미국 특허 제8,142,603호에 상세하게 기재되어 있다. 유리하게는, 열 스테이킹은 접착제의 사용 없이 필름이 측벽에 영구적으로 접착되도록 한다. 접착제는 식품 함유 헤드스페이스에서 원치 않는 휘발성 물질을 방출할 수 있기 때문에 일부 상황에서는 문제가 될 수 있다. 이 경우에 열 스테이킹은 용기 벽에 필름을 접착시키기 위해 필름과 밀봉층 기판에 충분한 압력을 가하면서 측벽 상의 밀봉층 기판을 가열하는 것을 지칭한다. 선택적으로, 중합체 필름 또는 층은, 예를 들어, 각각 전체가 본 명세서에 참조에 의해 원용되는, 본 출원인의 공개 출원 번호 WO 2018/161091 및 WO 2019/172953에 교시된 바와 같이, 직접 인라인 용융 접착 공정을 통해 패키지에 침착 및 접착된다.
대안적으로, 필름은 표면에 접착되거나 부착됨이 없이 패키지 내부에 배치될 수 있다. 필름의 크기 및 두께는 다를 수 있다. 선택적으로, 필름은 0.1㎜ 내지 1.2㎜, 보다 바람직하게는 0.2㎜ 내지 0.6㎜의 범위일 수 있다. 특정 실시형태에서, 필름은 대략 0.2㎜ 또는 0.3㎜의 두께를 갖는다.
본 명세서에서 유용한 적합한 중합체 물질은 열가소성 중합체, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리옥스메틸렌, 폴리올레핀, 예컨대, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 올레핀 공중합체, 폴리아아이소프렌, 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌(ABS), 폴리부텐, 폴리실록산, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체, 폴리(염화비닐), 폴리스타이렌, 폴리에스터, 폴리무수물, 폴리아크릴리아니트릴(polyacrylianitrile), 폴리설폰, 폴리아크릴 에스터, 아크릴, 폴리우레탄 및 폴리아세탈, 또는 이들의 공중합체 또는 혼합물을 포함한다. 하나의 선택적인 실시형태에서, 패키지 또는 용기는 강성 또는 반강성 중합체, 선택적으로 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 구성되고, 바람직하게는 중력 하에서 모양을 유지하기에 충분한 강성도를 갖는다.
본 발명에 따른 차-기반의 활성 물질을 포함하는 필름 또는 중합체는 바람직하게는 의도된 특정 제품 적용예에 의해 좌우되고 일반적으로 잘 알려진 바와 같은, 표준 성형 장비를 사용하여 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형 또는 진공 성형에 의해 생산된다.
본 발명에 따른 차-기반의 물질을 혼입시킨 필름 조성물은 전체 패키지 또는 용기 주위에 직접 배치되거나 또는 직접 래핑될 수 있거나, 용기의 일부에 배치되거나, 또는 산소 제어를 필요로 하는 물체 또는 물체의 일부 상에 배치될 수 있다. 식품의 경우, 품목은 본 발명의 필름 제품으로 직접 래핑될 수 있으며, 이는 일 실시형태에서, 전형적으로 "클링-랩(cling-wrap)", "수축 랩" 또는 "사란 랩(saran wrap)"(이전, 미국 델라웨어주에 소재하는 Johnson Home Storage, Inc.의 등록 상표)으로 흔히 알려진 폴리에틸렌 필름의 형태로 제공될 것이다. 대안적으로, 본 발명의 필름의 층 또는 다중 층은 본 발명의 산소-스캐빈징 특성을 이러한 용기에 전달하여 용기 내의 산소 수준을 감소시키기 위해 임의의 용기에 배치될 수 있다. 랩의 원하는 비OTR(산소 수송 속도)은 전형적으로 포장할 식품과 같은 원하는 최종 용도 적용예에 따라 달라질 것이다.
대안적인 실시형태에서, 차 또는 차-기반의 산소 스캐빈징 물질은 동반 중합체에 혼입된다. 동반 중합체는 적어도 기본(base) 중합체, 활성제 및 선택적으로 전체에 동반되거나 분포된 채널화제(channeling agent)로 형성된 본질적으로 균일한 조성을 갖는 일반적으로 모놀리식(monolithic) 물질로 구성된다. 따라서, 동반 중합체는 적어도 2상(채널화제 없이, 기본 중합체 및 활성제) 또는 적어도 3상(기본 중합체, 활성제 및 채널화제)을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "3상"은 3개 이상의 상을 포함하는 모놀리식 조성물 또는 구조로서 정의된다. 3상 조성물의 예는 기본 중합체, 활성제 및 채널화제로 형성된 동반 중합체이다. 선택적으로, 3상 조성물 또는 구조는 착색제 또는 항균제와 같은 추가 상을 포함할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 3가지 주요 기능 성분의 존재로 인해 여전히 "3상"으로 간주된다.
본 발명에 따른 동반 중합체의 생산 방법은 특별히 제한되지 않는다. 동반 중합체는 앞서 논의된 바와 같이 통상적인 방법을 통해 임의의 용기 또는 패키지에 제조, 압출, 성형, 부착, 접착, 배치, 또는 달리 포함될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 동반 중합체는 다양한 바람직한 형태, 예를 들어, 용기, 몰드, 용기 라이너, 마개, 필름, 펠릿 및 다른 이러한 구조로 압출 또는 사출 성형에 의해 성형된 차-기반의 활성제를 포함한다.
3상의 동반 중합체의 전형적인 생산은 기본 중합체, 활성 물질 및 채널화제를 블렌딩하는 것을 포함한다. 활성제는 채널화제를 첨가하기 전이나 후에 기본 중합체에 블렌딩된다. 3가지 성분 모두가 동반 중합체 혼합물 내에 분포되지만, 바람직하게는 반드시 균일할 필요는 없다. 이렇게 제조된 동반 중합체는 적어도 3상을 함유한다. 동반 중합체는, 예를 들어, 미국 특허 제5,911,937호, 제6,080,350호, 제6,124,006호, 제6,130,263호, 제6,194,079호, 제6,214,255호, 제6,486,231호, 제7,005,459호 및 미국 특허 공개 제2016/0039955호에 기재되어 있으며, 이들 각각은 본 명세서에 완전히 명시된 것처럼 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
본원에서 작동가능한 동반 중합체의 적합한 채널화제는 폴리글리콜, 예컨대, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 에틸렌-비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐 알코올(PVOH), 글리세린 폴리아민, 폴리우레탄 및 폴리카르복실산, 예를 들어, 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산을 포함한다. 대안적으로, 채널화제는, 예를 들어, 수불용성 중합체, 예컨대, 폴리프로필렌 옥사이드-모노부틸 에터, 상표명 Polyglykol B01/240으로 시판되는 폴리에틸렌 글리콜; 상표명 Polyglykol B01/20으로 시판되는 폴리프로필렌 옥사이드 모노부틸 에터; 및/또는 상표명 Polyglykol D01/240으로 시판되는 폴리프로필렌 옥사이드일 수 있으며, 이들은 모두 Clariant Specialty Chemicals Corporation에 의해 생산된다. 채널화제의 다른 실시형태는 에틸렌 비닐 아세테이트, 나일론 6, 나일론 66, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 선택적으로, 선택적인 채널화제는 동반 중합체의 총 중량에 대하여 중량 기준으로, 1% 내지 25%, 선택적으로 1% 내지 15%, 선택적으로 2% 내지 20%, 선택적으로 2% 내지 12%, 선택적으로 5% 내지 15%, 선택적으로 5% 내지 10%, 선택적으로 8% 내지 15%, 선택적으로 8% 내지 10%, 선택적으로 10% 내지 20%, 선택적으로 10% 내지 15%, 또는 선택적으로 10% 내지 12% 범위이다.
선택적으로, 본 발명의 용기의 일 실시형태에서, 동반 중합체에는 용기 내의 수분과 잠재적인 조기 반응으로부터 차-기반의 산소 스캐빈징 활성제를 보호하기 위해 중합체 표면의 한면 또는 양면이 장벽 필름에 의해 덮여 있다. 장벽 필름은 기체 또는 수분 불투과성인 것이 바람직하다. 동반 중합체가 용기에 배치되는 경우, 장벽 필름은 제거되어, 차-기반의 산소 스캐빈징제가 수행할 수 있게 한다.
선택적으로, 동반 중합체는 또한 한면 또는 양면이 지지 필름(backing film)에 의해 덮여 있을 수도 있다. 지지 필름은 차-기반의 산소 스캐빈징 성분이 주변 환경으로 이동할 수 있도록 기체 또는 수분 투과성일 수 있다. 예를 들어, 부직 필름(예를 들어, E.I. du Pont de Nemours and Company의 TYVEK®)과 같은 고밀도 폴리에틸렌 필름은 기체 투과성 지지 필름으로서 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 동반 중합체(20)를 형성하는 채널화제(35) 및 차 산소 스캐빈징 활성제(30)와 함께 기본 중합체(25)로 형성된 활성 시트 또는 필름(75)의 개략도이다. 도 1은 본 발명의 선택적인 양상에 따라 복합재를 형성하기 위해 장벽 시트(80)와 조합으로 사용된 필름(75)을 예시한다. 도 2는 도 1의 동반 중합체의 클로즈업 개략도이다. 채널화제(35)는 동반 중합체(20)를 통해 상호연결 채널(45)을 형성한다. 활성제(30)의 적어도 일부는 이들 채널(45) 내에 함유되어 있어, 채널(45)이 동반 중합체(20)의 외부 표면(25)에 형성된 채널 개구부(48)를 통해 동반 중합체(20)의 외부와 활성제(30) 사이에 소통할 수 있게 한다. 도 2는 차 활성제(30) 및 산소 스캐빈징 활성의 개시를 위해, 동반 중합체(20)의 외부로부터 채널(45)을 통해 활성제(30)의 입자로 흐르는 수분(도시되지 않음)의 경로(10)를 나타내는 화살표를 보여준다.
도 3은 활성 시트 또는 필름(75) 및 장벽 시트(80)가 조합되어, 활성 시트 또는 필름(75) 내의 동반 중합체(20)에 의해 형성된 내부 표면에서 활성 특성 및 장벽 시트(80)에 형성된 외부 표면에서 수증기 저항 특성을 갖는 랩 형태의 패키지(85)를 형성하는 선택적인 실시형태를 예시한 것이다. 이 실시형태에서, 활성 시트 또는 필름(75)은 장벽 시트(80)의 일부를 차지한다. 장벽 시트(80)는 수분 및/또는 산소 투과성이 낮은 중합체 및/또는 호일과 같은 기판일 수 있다. 장벽 시트(80)는 동반 중합체 구조(75)와 상용가능하여, 활성 시트 또는 필름(75)이 분배 후 응고될 때 활성 시트 또는 필름(75)에 열적으로 접합하도록 구성된다. 예시된 바와 같이, 시트는 함께 결합되어 활성 패키지(85)를 형성한다. 도시된 바와 같이, 2개의 적층체 또는 복합재가 제공되며, 각각 장벽 시트(80)와 결합된 활성 시트 또는 필름(75)으로 형성된다. 시트 적층체는 패키지 내부에 배치되도록 활성 시트 또는 필름(75)이 서로 마주보게 적층되며, 패키지 내부 밀봉 영역의 대략 둘레에 형성된 밀봉 영역(90)에서 결합된다.
선택적으로, 본 발명에 따른 중합체 조성물의 실시형태 내에서, 차-기반의 산소 스캐빈징 활성제 부하 수준은 산소 스캐빈저로서 효과적으로 작용하기에 충분한 양 또는 농도이다. 바람직하게는, 차-기반의 활성제의 농도는 기본 중합체의 부하량, 선택적으로 채널화제, 및 선택적으로 중합체 조성물의 나머지를 형성하는 착색제와 같은 다른 첨가제를 갖는 중합체 조성물의 총 중량에 대해 중량 기준으로 0.1% 내지 70%, 선택적으로 5% 내지 60%, 선택적으로 10% 내지 50%, 선택적으로 20% 내지 40%, 선택적으로 30% 내지 35% 범위이다. 차-기반의 활성 성분의 양은 내부에 함유할 특정 제품에 따라서 용기에 바람직한 산소 제어 양 및 산소 수준에 따라 선택한다.
선택적으로, 동반 중합체는 바람직하게는 분말 형태인, 차-기반의 산소 스캐빈징제 20 중량% 내지 70 중량%, 기본 중합체(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌계 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 혼합물) 30 중량% 내지 80 중량%를 포함하는 2상 제형일 수 있다. 기본 중합체는 특별히 제한되지는 않는다. 선택적으로, 동반 중합체는 바람직하게는 분말 형태인, 차-기반의 산소 스캐빈징제 20 중량% 내지 60 중량%, 기본 중합체(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌계 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 혼합물) 30 중량% 내지 70 중량%, 및 채널화제(예컨대, PEG) 2 내지 15 중량%를 포함하는 3상 제형일 수 있다. 기본 중합체 및 채널화제는 특별히 제한되지는 않는다.
대안적인 실시형태에 따르면, 차-기반의 산소 스캐빈징제를 기본 중합체 내로 또는 기본 중합체 상으로 혼입하는 것보다, 차-기반의 산소 스캐빈징제는 또한 용기 내의 산소 스캐빈징 제어 및 조절을 향상시키기 위해, 용기 내 액체 또는 수분의 흡수도로 유도되고 흡수도에 적합한 흡수성 물질와 조합되거나, 흡수성 물질에 현탁되거나, 또는 그렇지 않으면 흡수성 물질에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 차-기반의 산소 스캐빈징제는 흡수 매트릭스 물질과 직접 조합될 수 있다.
이러한 매트릭스 물질의 예는 본 명세서에 전체가 참조에 의해 원용되는 미국 특허 제6,376,034호에 개시된 바와 같은 문제의 흡착성 조성물이다. 본 명세서에서 호환 사용되는 문제의 흡수성 조성물 또는 "흡수성 패킷(absorbent packet)"은 흡수도를 가지며, 이 흡수도는 흡수된 액체의 중량/문제의 흡수성 조성물의 중량으로서 정의된다. 문제의 흡수성 조성물은 다음을 포함한다: (i) 제1 흡수도를 갖는 적어도 하나의 비-가교된 겔 형성 수용성 중합체, 여기서 제1 흡수도는 흡수된 액체의 중량/적어도 하나의 비-가교된 겔 형성 중합체의 중량에 의해 정의되며, 여기서 적어도 하나의 비-가교된 겔 형성 중합체는 식품에 안전한 것임; 및 (ii) 제2 흡수도를 갖는 적어도 하나의 무기 조성물, 여기서 제2 흡수도는 흡수된 액체의 중량/적어도 하나의 무기 조성물의 중량에 의해 정의되고, 여기서 적어도 하나의 무기 조성물은 식품에 안전한 것이며, 문제의 흡수성 조성물의 흡수도는 제1 흡수도와 제2 흡수도의 합계를 초과하고, 문제의 흡수성 조성물은 식품 제품과 상용성이어서, 식품 제품과 직접 접촉하는 경우, 식품에 안전한 것이다. 선택적으로, 문제의 흡수성 조성물은 추가적으로 다음을 포함한다: (iii) 적어도 하나의 3가 양이온을 갖는 적어도 하나의 가용성 염, 여기서 적어도 하나의 3가 양이온을 갖는 적어도 하나의 가용성 염은 식품에 안전한 것이다.
흡수성 물질은 약 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 약 50 내지 약 80 중량%, 가장 바람직하게는 약 70 내지 75 중량%의 비가교 겔 형성 중합체를 함유한다. 비가교 겔 형성 중합체는 셀룰로스 유도체, 예컨대, 카복시메틸셀룰로스(CMC) 및 이의 염, 하이드록시에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 하이드록시프로필메틸셀룰로스, 젤라틴화된 전분, 젤라틴, 덱스트로스 및 다른 유사한 성분일 수 있고, 상기의 조합일 수 있다. 특정 유형 및 등급의 CMC는 식품 품목과 함께 사용 승인된 것이며 흡수제가 이와 같이 사용되어야 하는 경우에 바람직하다. 바람직한 중합체는 CMC, 가장 바람직하게는 약 0.7 내지 0.9의 치환도를 갖는 CMC의 나트륨 염이다. 치환도는 수소가 카복시메틸기로 치환된 셀룰로스 분자 내 하이드록실 기의 비율을 지칭한다. 브룩필드(Brookfield) 점도계에서 판독한 25℃에서 1% CMC 용액의 점도는 약 2500 내지 12,000 mPa 범위여야 한다.
매트릭스 물질의 점토 성분은 다양한 물질 중 임의의 것일 수 있고 바람직하게는 아타풀자이트, 몬모릴로나이트(헥토라이트와 같은 벤토나이트 점토 포함), 견운모, 카올린, 규조토, 실리카, 및 다른 유사 물질, 및 이들의 조합이다. 바람직하게는, 벤토나이트가 사용된다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트의 일종이며, 주로 콜로이드성 수화알루미늄 실리케이트이며, 다양한 양의 철, 알칼리 및 알칼리 토류를 함유한다. 바람직한 벤토나이트 유형은 주로 네바다 주의 특정 지역에서 채굴되는 헥토라이트이다. 규조토는 규조류의 화석화된 잔해로부터 형성되며, 다소 벌집이나 스펀지와 같은 구조를 갖고 있다. 규조토는 구조물의 틈새에 유체를 축적하여 팽창 없이 유체를 흡수한다. 본 명세서에서 사용하기에 바람직한 추가적인 특정 흡수성 물질로는 황산알루미늄칼륨, 소다회(탄산나트륨), 알긴산염, 및 염화칼슘을 포함한다.
선택적으로, 3가 양이온을 제공하기 위해 가용성 염이 제공된다. 가용성 염은 선택적으로 황산알루미늄, 황산알루미늄칼륨, 및 알루미늄, 크롬 등과 같은 금속 이온의 다른 가용성 염으로부터 유래된다. 바람직하게는, 3가 양이온은 약 1 내지 20%, 가장 바람직하게는 약 1 내지 8%로 존재한다. 완충제가 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 약 0.6%로 존재하지만, 최대 약 15중량%의 양에 의해 유익한 결과가 달성되었다. 선택적인 무기 완충제는 탄산나트륨(소다회), 헥사메타인산나트륨, 트리폴리인산나트륨 및 다른 유사한 물질과 같은 것이다.
비가교 겔 형성 중합체, 3가 양이온 및 점토의 조합은 수화될 때 비가교 겔 형성 중합체 단독에 비해 개선된 겔 강도를 갖는 흡수성 물질을 형성한다. 또한, 겔은 겔의 액체 성분의 삼출인 최소 이액(syneresis) 현상을 나타낸다. 또한, 조합된 성분은 개별 성분의 총 흡수 능력을 초과하는 흡수 능력을 갖는 흡수제를 형성한다. 차-기반의 산소 스캐빈징 성분은 이러한 흡수성 물질의 수분 흡수 특성을 더욱 향상시키는 기능을 할 수 있다. 본 발명에 따른 산소 스캐빈징 흡수성 겔 조성물은 예를 들어 화장품의 저장 수명의 보존과 같은 분야에서 적용될 수 있는 유리처럼 투명하고 단단한 겔일 수 있다.
생성된 흡수성 물질은 파우치, 열성형된 팩, 뚜껑 재료, 또는 다양한 크기 및 기하학적 모양의 다른 패키지와 같은 다수의 상이한 구조 또는 가요성 패키지로 제작될 수 있다. 일 실시형태에서, 예를 들어, 패키지 내 2겹 벽은 물질의 2겹 벽 외피 또는 2겹 벽을 가진 가요성 팩과 같은 표준 기술에 의해 제조될 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 모두에 흡수성 물질이 포함될 수 있다.
흡수성 벽의 투과성 또는 내부 겹(ply)은 동일한 섬유의 2개 층을 갖는 이중층 구조를 가질 수 있다. 섬유는 흡수제에 더 가까운 면에서 더 밀폐적으로 함께 패킹되고 포장 제품에 더 가까운 면에서는 보다 개방된 망구조로 패킹된다. 이러한 방식으로 흡수제 겹은 흡수제에 더 가까운 면에 더 작은 기공을 가지며 따라서 흡수제는 직물을 통해 이동할 가능성이 없다. 반면에, 액체 옆의 겹은 전형적으로 액체가 전체적으로 이동하게 하는 더 큰 기공을 가지고 있다. 가요성 패키지의 특정 실시형태가 설명되지만, 본원에 기재된 차-기반의 산소 스캐빈징 성분 흡수성 조성물을 활용하는 가요성 패키지의 다른 실시형태도 구상된다.
본 발명의 조사에서 수행된 실험으로부터 발견된 바와 같이, 차 성분을 포함하는 용기의 대안적인 실시형태에서, 용기 내의 액체 또는 수분은 용기의 산소 스캐빈징 특성을 개선시키는 역할을 하여, 용기 환경 또는 헤드 스페이스 내의 산소 수준 및 농도의 감소를 유발한다는 것이 주목되었다. 작용 기전에 얽매임이 없이, 액체 성분은 차 성분의 산소 스캐빈징 반응을 개시하고, 더욱 용이하게 하고, 촉진하고, 또는 증대시키는 기능을 하는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 물과 같은 액체는 본 발명의 밀봉된 용기에 첨가된다. 임의의 액체 또는 용액이 활용될 수 있으며, 용기 내에 보관되는 물체와 액체 성분의 상용성에 따라 달라질 것이다. 겔, 로션, 크림과 같이 수분을 발산하는 다른 수분 함유 조성물이 활용될 수 있으며, 또한 용기의 원하는 용도에 따라 좌우될 것이다.
특정 실시형태에서, 차-기반의 활성제를 포함하는 중합체는 차단 필름이 제거되는 즉시 활성화되고, 차 활성제는 용기 내의 대기 수분 또는 용기 내의 물체로부터 나오는 수분에 노출된다. 특정 실시형태에서, 제어 방출 또는 원하는 방출 프로파일은, 예를 들어, 분무 코팅기를 사용하는 것과 같이 활성제에 코팅을 적용함으로써 달성될 수 있으며, 여기서 코팅은 원하는 기간 내에 차 성분을 방출하도록 구성된다. 상이한 방출 효과를 달성하기 위해 상이한 코팅이 적용될 수 있다. 예를 들어, 필름은 원하는 방출 프로파일을 달성하기 위해 다양한 두께 및/또는 성질의 연장 방출 코팅으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 일부 활성제는 중합체 조성물이 몇 시간 또는 며칠 후까지 산소 스캐빈징을 시작하지 않도록 코팅되는 반면, 다른 코팅제는 산소 스캐빈징을 즉시 시작하도록 할 것이다. 분무 코팅 기술은 본 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 약제학적 비드 등은 활성 성분의 방출 속도를 제어하기 위해, 예를 들어 연장 또는 지속 방출 약물을 생성하기 위해 분무 코팅된다. 선택적으로, 이러한 기술은 본 발명의 용기에서 산소 변형의 원하는 제어된 속도를 달성하기 위해 활성제에 코팅을 적용하도록 개조될 수 있다.
대안적으로, 제어 방출 및/또는 원하는 방출 프로파일은, 선택적으로, 본 발명에 따른 필름의 양면에, 노출을 제어하기 위해 구성된 물질의 층을 제공함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 필름은, 예를 들어, 이의 어느 한 면 또는 양면에 배치된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 제조된 중합체 라이너를 포함할 수 있다. 필름 및 라이너(들)의 두께는 위에 개시된 바와 같이 변할 수 있다. LDPE 라이너는 필름과 함께 공압출되거나, 그 위에 적층될 수 있다.
대안적으로, 제어 방출 및/또는 원하는 방출 프로파일은 본 발명에 따른 동반 중합체의 제형을 개질시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 산소 스캐빈징 차 작용제의 원하는 제어 속도를 제공하기 위해 채널화제의 유형 및 농도를 조정한다.
선택적인 실시형태에서, 본 발명에 따른 차-기반의 산소 스캐빈징 활성제는 원하는 산소 수준을 달성하고 제어하기 위해 다른 산소 스캐빈징제와 조합될 수 있다. 이러한 다른 산소 스캐빈징 물질로는 산화성 중합체, 에틸렌계 불포화 중합체, 벤질계 중합체, 알릴계 중합체, 폴리부타디엔, 폴리[에틸렌-메틸-아크릴레이트-사이클로헥센 아크릴레이트] 삼원공중합체, 폴리[에틸렌-비닐사이클로헥센] 공중합체, 폴리리모넨 수지, 폴리 베타-피넨, 폴리 알파-피넨, 및 중합체 백본, 환형 올레핀 펜던트 기 및 중합체 백본에 올레핀 펜던트 기를 연결하는 연결 기의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 추가적인 산소 스캐빈징제는 폴리카르복실산 또는 살리실산 킬레이트 또는 착물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 차-기반의 산소 스캐빈징 물질을 개시하기 위해 금속 염 또는 광개시제가 필요한 것은 아니지만, 임의의 실시형태에서, 다른 산소 스캐빈징 물질을 혼입하면, 이러한 물질의 산소 스캐빈징 성질을 더욱 촉진하기 위해 금속 염 및 광개시제가 사용될 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 본 발명에 따라 사용하기 위한 본 명세서의 차 성분의 선택은 산소 스캐빈징 특성 외에 장식성에 대해 선택될 것이다. 예를 들어, 특정 찻잎은 잎의 색상 및/또는 모양에 대해 선택된 장식 패턴 및/또는 필름에 또는 본 발명의 중합체 조성물에 직접 혼입될 수 있는 다른 장식용 표면 장식으로 사용될 수 있다. 이러한 포장은, 예를 들어, 화장품, 로션, 크림, 샴푸 또는 다른 이러한 제품을 위한 포장 등과 같이 심미적 특성 때문에 소비자가 원할 수 있다. 패키지의 색상은, 예를 들어, 제품의 제조에 있어서 본 명세서에서 사용된 특정 차 표본에 의해 제어될 수도 있으며, 예컨대, 예를 들어, 제조에 사용된 분말 형태의 차 표본의 색조에 따라 다양한 음영의 녹색 용기가 생산될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 예시되지만, 본 발명이 이에 제한되는 것으로 간주되지 않음이 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1
7개의 상이한 제형으로 구성된 15개의 중합체 필름 샘플을 제조했다. 샘플 1 내지 3은 녹차 잎 및 착색제를 갖는 중합체를 함유했고; 샘플 4 내지 6은 분말 형태로 중합체에 혼입된 녹차를 갖는 중합체 필름을 함유했으며; 샘플 7 내지 9는 미리 분쇄된 녹차 잎을 갖는 중합체 필름을 함유했고; 샘플 10 내지 12는 카페인이 제거된 녹차를 갖는 중합체 필름을 함유했고; 샘플 13 내지 15는 양면에 TYVEK® 필름(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 DuPont de Nemours, Inc. 제품), 청색 착색제 및 녹차를 함유했다. 각 샘플은 1㎖의 물 한 방울이 분출되는 여과지 스트립(GE Healthcare Life Sciences의 Whatman™ 110㎜ 직경 원형 종이)이 있는 유리 2.1L Mason Jar에 넣고, 기밀성 스크류 상단 뚜껑으로 샘플을 밀봉했다. 샘플의 다른 세트는 120㎖ 혈청 바이알에 동일한 방식으로 넣고 바이알 위에 크림핑된 뚜껑으로 밀봉했다. 용기 내의 산소 수준은 샘플 챔버 내부에 점착된 프로브로 이루어지며 형광펜으로 인해 챔버 내의 산소 농도에 따라 프로브가 다양한 강도로 인광하는, 미국 매사츄세츠주 디븐스에 소재하는 OxySense Inc.의 OXYSENSE® 산소 측정 시스템 및 기술(https://www.oxysense.com/how-oxysense-works.html)을 사용하여 330일 동안 대략 매일 또는 며칠마다 측정했다.
측정된 산소 농도를 기록했다. 도 4는 최대 대략 2200 시간의 테스트 기간까지 약 15개 샘플 각각에 대해 기록된 결과를 입증한다. 결과는 본 발명의 필름의 산소 스캐빈징 효과를 명확하게 보여준다. 용기의 산소 농도는 테스트한 15개 샘플 모두에서 유의미하게 감소했다. 테스트 결과는 또한 농도의 차이 또는 확산, 즉 도 4에서 볼 수 있듯이, 7가지 상이한 제형 사이의 산소 스캐빈징 효과를 입증했다. 도 4는 다양한 제형에 따라 다양한 정도의 산소 스캐빈징의 일반적인 경향을 보여준다. 임의의 작용 기전에 얽매임이 없이, 활성 필름에 의한 산소 스캐빈징 효과의 차이는 중합체 조성물에 혼입된 차 성분의 제조 과정의 결과인 것으로 생각된다. 더 낮은 산소 스캐빈징 효과를 보여주는 테스트 샘플, 성능은 갓 갈아서 사용된 찻잎과 비교하여 가공 또는 더 긴 보관 시간 동안 차 활성제의 사전 산화에 의해 영향을 받을 수 있었다.
이와 같이, 차 성분의 특정 가공 또는 제조(차 성분의 양 및 다른 성분의 제형 및 농도 외에도)는 특정 산소 스캐빈징 특성을 갖는 중합체 조성물의 설계에 하나의 인자일 것이다.
실시예 2
미리 분쇄된 녹차 성분을 갖는 중합체 필름의 샘플을 제조하고 대조 샘플 기준 필름과 비교했다. 대조 샘플은 어떠한 차 성분도 갖지 않는 미국 특허 제7,893,145호의 교시에 기초하여 제조된 상업적으로 입수가능한 산소 흡수 수지 필름이었다. 테스트 샘플의 산소 스캐빈징은 여과지의 수분에 의해 개시되었지만, 대조 샘플에 의한 산소 스캐빈징은 차 활성 필름 테스트 샘플에는 필요하지 않은 광 개시제를 필요로 했다. 실시예 1에 제시된 바와 같이 테스트를 수행하고 분석하여 Mason 병 또는 바이알 내의 산소 농도를 측정했다. 측정을 기록하고 도 5에 나타내었다. 결과는 분쇄된 형태로 중합체에 혼입된 차 성분을 갖는 본 발명에 따라 제조된 필름이 대조군 샘플 산소 스캐빈징 수지 필름보다 역시 또는 더 잘 기능함을 보여주었다.
실시예 3
동반 3상 중합체 필름의 샘플 10개를 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 및 조성물의 총 중량을 기준으로 30% 녹차로 이루어진 본 발명에 따라 제조했다. 녹차는 커피 그라인더로 갈아서 가루로 만들었다. 필름은 전형적인 압출 공정에 의해 압출했다. 필름 2g의 각 샘플을 150㎖의 밀봉된 Mason 병에 넣었다. 용기 내의 산소 수준은 미국 매사추세츠주 디벤스에 소재하는 OxySense Inc.의 OXYSENSE® 산소 측정 시스템을 사용하여 대략 330일 동안 측정했다. 샘플 1 내지 5는 필름만의 산소 스캐빈징 특성을 측정했다. 샘플 6 내지 10에서는 용기에 1㎖의 물을 첨가했고 산소 스캐빈징 성질을 측정했다. 용기 내 산소의 초기 수준은 대기 중에 알려진 전형적인 또는 표준 산소 농도인 20% 내지 22% 사이였고, 1일차에 각 샘플에 대해 측정된 바와 같이 나타냈다. 각 샘플에 대한 용기 내 산소 수준은 대략 330일 동안 대략 매일 또는 며칠마다 측정했다.
도 6은 달성된 결과를 입증한다. 기록된 결과는 용기 내 산소 수준의 분명한 감소를 나타낸다. 용기 내 산소 농도는 감소된 수준으로 일관되게 유지되었고, 측정된 기간 동안 계속 약간 감소했다.
결과는 또한 물의 첨가에 의해 용기 내에서 차 활성 성분의 산소 스캐빈징 성질이 크게 향상되었음을 보여주었다. 이것은 용기 내 수분 수준이 차의 산소 스캐빈징 성질을 더 큰 능력 또는 그의 더 완전한 능력으로 개시시키는 데 중요한 역할을 한다는 것을 입증했다. 이와 같이, 본 발명의 산소 스캐빈징 물질은 용기 내에서 최대의 산소 스캐빈징 효과를 달성하기 위해 약간의 수분 수준을 함유하는 제품의 포장 및 보관에, 또는 그 안에 보관된 제품에 의해 수분이 방출 또는 발산되는 패키지에서, 또는 대안적으로 대안적인 공급원 또는 기전으로부터 수분이 용기로 첨가될 수 있는 경우에 가장 유용할 것으로 여겨진다.
실시예 4
생 블랙티 샘플은 중합체 조성물에 혼입함이 없이 산소 스캐빈징 특성에 대해 테스트하였다. 신선한 블랙티를 블랙티 가루로 제조했다. 5개의 샘플을 건조한 형태로 Mason 병에 뿌렸다; 또 다른 5개 샘플을 물과 1:1 비율로 Mason 병에 뿌렸고, 즉 용기에 1g의 차와 1㎖의 물을 뿌렸다. 메이슨 병에서 산소 농도를 측정했다. 대략 2 내지 3일 후, 3개의 샘플에서 곰팡이 형성의 개시가 관찰되었다. 나머지 샘플에서는 곰팡이가 발생하지 않았다. 각 그룹에서 계산된 평균 결과는 도 7에 제시된다. 곰팡이가 있는 3개의 샘플에서 곰팡이는 산소 흡수에 어느 정도 역할을 할 수 있다는 이론이 있다. 곰팡이 형성은 산소 제어를 위해 이러한 방식으로 본 발명에 따라 사용되는 제품에 문제를 일으킬 수 있다. 이 문제를 해결하려면 추가 조사와 개발이 필요하다.
그러나, 곰팡이가 형성된 샘플에 관계없이, 나머지 샘플의 결과는 용기 내 산소 변형 시스템에 물을 첨가함으로써 개시되는 블랙티의 산소 스캐빈징 활성을 명확하게 입증한다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있고, 다음 청구항에 의해 추가로 정의된다는 것은 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (28)

  1. 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis) 차 식물 유래의 산소 스캐빈징제(scavenging agent)를 포함하는, 산소 스캐빈징 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 상기 카멜리아 시넨시스 차 식물의 잎, 새싹, 줄기 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 산소 스캐빈징 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 백차(white tea), 블랙티(black tea), 황차(yellow tea), 녹차, 홍차(red tea), 우롱차 및 후발효차로부터 선택되는 적어도 1종의 차 성분을 포함하는, 산소 스캐빈징 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 녹차를 포함하는, 산소 스캐빈징 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 블랙티를 포함하는, 산소 스캐빈징 조성물.
  6. 기본 중합체 및 상기 기본 중합체에 분산된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 산소 스캐빈징 조성물을 포함하는, 중합체 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중합체 조성물은 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형 또는 진공 성형에 의해 생산되는, 중합체 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중합체 조성물은 필름, 시트, 디스크, 펠릿, 패키지, 용기, 덮개, 플러그, 캡, 뚜껑, 삽입물, 마개, 코르크, 개스킷, 씰, 와셔 또는 라이너(liner)로 형성되는, 중합체 조성물.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기본 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소프렌, 폴리헥센, 폴리부타디엔, 폴리부텐, 폴리실록산, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체, 폴리(염화비닐), 폴리스타이렌, 폴리에스터, 폴리무수물, 폴리아크릴리아니트릴(polyacrylianitrile), 폴리설폰, 폴리아크릴 에스터, 아크릴, 폴리우레탄, 폴리아세탈, 공중합체, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 중합체 조성물.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제의 농도가 상기 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 중량 기준으로 20% 내지 80%, 선택적으로 40% 내지 70%, 선택적으로 45% 내지 65%, 선택적으로 55% 내지 65% 범위인, 중합체 조성물.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 효과적인 산소 스캐빈저로서 기능하기에 충분한 양 및/또는 농도로 상기 기본 중합체에 첨가되는, 중합체 조성물.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 채널화제(channeling agent)를 추가로 포함하는, 중합체 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 채널화제의 농도가, 상기 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 중량 기준으로, 1% 내지 25%, 선택적으로 1% 내지 15%, 선택적으로 2% 내지 15%, 선택적으로 2% 내지 12%, 선택적으로 5% 내지 20%, 선택적으로 8% 내지 15%, 선택적으로 10% 내지 20%, 선택적으로 10% 내지 15%, 또는 선택적으로 10% 내지 12% 범위인, 중합체 조성물.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 채널화제는 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 에틸렌-비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐 알코올(PVOH), 글리세린 폴리아민, 폴리우레탄, 폴리카르복실산, 프로필렌 옥사이드 중합화물(polymerisate)-모노부틸 에터, 프로필렌 옥사이드 중합화물, 에틸렌 비닐 아세테이트, 나일론 6, 나일론 66, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 중합체 조성물.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 산소 스캐빈징 조성물 또는 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항의 중합체 조성물을 포함하는 복합 재료.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 산소 스캐빈징 조성물을 포함하는 포장 재료.
  17. 제16항에 있어서, 상기 재료는 플라스틱, 종이, 유리, 금속, 합성 수지 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 포장 재료.
  18. 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis) 차 식물의 잎, 줄기 또는 새싹을 포함하는 용기 내의 산소 농도를 제어하기 위한 용기.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 산소 스캐빈징 조성물 또는 제16항 또는 제17항의 포장 재료를 포함하는 산소 제어 용기.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용기는 식품, 허브, 음료, 화장품, 의약품, 의료 제품, 담배 또는 대마초를 보유하는 데 사용되는, 산소 제어 용기.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용기는 전자 제품 또는 군용 제품을 보유하는 데 사용되는, 산소 제어 용기.
  22. 밀봉 용기 내의 산소 농도를 감소시키는 방법으로서, 카멜리아 시넨시스 차 식물 유래의 산소 스캐빈징제를 포함하는 산소 스캐빈징 조성물을 상기 용기 내 산소 농도를 감소시키기에 충분한 양으로 상기 용기에 봉입(enclosing)시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징제는 카멜리아 시넨시스 차 식물의 잎, 새싹, 줄기 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징 조성물은 향낭(sachet) 또는 흡수성 패킷(packet)의 형태로 상기 밀봉 용기에 제공되는, 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징 조성물은 상기 밀봉 용기의 헤드스페이스 내에 제공되는, 방법.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징 조성물은 산소를 스캐빈징하도록 하기에 충분한 양의 액체 또는 수분을 상기 밀봉 용기에 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 용기 내에 산소 민감성 제품을 봉입하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 산소 스캐빈징 조성물은 상기 산소 민감성 제품의 산소 개시 분해를 저해하는, 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 산소 스캐빈징 조성물은 상기 산소 민감성 제품과 물리적으로 접촉함이 없이 상기 산소 민감성 제품의 산소 개시 분해를 저해하는, 방법.
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