KR20200107849A - Carbon dioxide Indicator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄산수소나트륨의 농도를 조절하여 지시계의 이산화탄소에 대한 민감도를 조절할 수 있고, 지시약의 색변화를 통해 이산화탄소의 농도 수준을 우수하게 지시할 수 있는 이산화탄소 지시계를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon dioxide indicator that can control the sensitivity of the indicator to carbon dioxide by controlling the concentration of sodium hydrogen carbonate, and can excellently indicate the concentration level of carbon dioxide through the color change of the indicator.
Description
본 발명은 식별 가능한 이산화탄소 지시계에 관한 것으로서, 이산화탄소 농도에 따라 지시물질의 색 변화가 나타남으로써 지시계 역할을 수행하게 된다.The present invention relates to an identifiable carbon dioxide indicator, and serves as an indicator by showing a color change of an indicator substance according to a carbon dioxide concentration.
식품 포장기술에 있어 소비자들은 제품의 내부 상태를 확인할 수 있는 뚜렷한 기술이 아직까지는 부족한 시점이다. 그 중, 김치와 막걸리와 같은 발효식품들에 대한 숙성도의 이해는 제품을 섭취하려는 소비자들에게 꼭 필요한 정보이며, 이러한 정보를 제공하려는 시도가 꾸준히 늘고 있음을 어렵지 않게 확인할 수 있다. 하지만 이러한 정보를 제공하는데 있어서 기존에 존재하는 지시계의 경우, 뚜렷한 변화를 알 수 있는 가시성이 부족하거나 지시계 제조 이후 식품 포장에 이용되기 전까지 기간 동안 이산화탄소와 무관한 환경에서 변화한다는 문제점이 있다. 이를 해결하고자 안토시아닌, 리트머스, 크레졸레드 등의 다양한 지시약을 이용한 젤 타입의 지시계 및 프린팅 기술을 이용한 지시계를 개발하였다. 또한, 지시계에 이용된 이산화탄소 반응 물질인 탄산수소나트륨의 농도를 변화시킴으로써 이산화탄소 농도에 대한 민감도를 조절할 수 있는 이산화탄소 가스지시계를 개발하였다.In food packaging technology, consumers are still lacking a clear technology to check the internal state of a product. Among them, understanding the maturity of fermented foods such as kimchi and makgeolli is essential information for consumers who want to consume the product, and it is easy to confirm that attempts to provide such information are steadily increasing. However, in the case of providing such information, there is a problem that the existing indicators lack visibility to recognize a distinct change, or change in an environment independent of carbon dioxide for a period after the indicator is manufactured and used for food packaging. To solve this problem, a gel-type indicator using various indicators such as anthocyanin, litmus, and cresoled, and an indicator using printing technology were developed. In addition, a carbon dioxide gas indicator capable of controlling the sensitivity to the carbon dioxide concentration was developed by changing the concentration of sodium hydrogen carbonate, a carbon dioxide reacting material used in the indicator.
본 발명은 탄산수소나트륨의 농도를 조절하여 지시계의 이산화탄소에 대한 민감도를 조절할 수 있고, 지시약의 색변화를 통해 이산화탄소의 농도 수준을 우수하게 지시할 수 있는 이산화탄소 지시계를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon dioxide indicator that can control the sensitivity of the indicator to carbon dioxide by controlling the concentration of sodium hydrogen carbonate, and can excellently indicate the concentration level of carbon dioxide through the color change of the indicator.
1. pH 지시약 및 탄산수소나트륨을 포함하는 이산화탄소 지시계용 조성물.1. A composition for a carbon dioxide indicator containing a pH indicator and sodium hydrogen carbonate.
2. 위 1에 있어서, 상기 pH 지시약은 안토시아닌, 리트머스, 크레졸 레드 및 브로모티몰블루로 이루어진 군에서 선택된 하나인 조성물.2. The composition of the above 1, wherein the pH indicator is one selected from the group consisting of anthocyanin, litmus, cresol red, and bromothymol blue.
3. 위 1에 있어서, 상기 조성물은 아가로오스 겔, 알긴산 겔 및 키토산 겔로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형태인 것인 조성물.3. The composition according to the above 1, wherein the composition is in one form selected from the group consisting of agarose gel, alginate gel, and chitosan gel.
4. 위 1에 있어서, 상기 조성물은 가스흡수제를 더 포함하는 조성물.4. The composition of 1 above, wherein the composition further includes a gas absorbent.
5. 위 4에 있어서, 상기 가스흡수제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘 및 활성탄소지올라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 조성물.5. The composition of 4 above, wherein the gas absorbent is at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and activated carbon zeolite.
6. 위 1 내지 5 중 어느 한 항의 조성물 및 이를 담지한 수용부를 포함하는 이산화탄소 지시계.6. A carbon dioxide indicator comprising the composition of any one of the above 1 to 5 and a receiving part carrying the same.
7. 위 6의 지시계를 복수개 포함하고, 상기 지시계들은 내부 조성물의 탄산수소나트륨 함량이 단계적으로 상이한 멀티스텝 이산화탄소 지시계.7. A multi-step carbon dioxide indicator that includes a plurality of indicators of 6 above, wherein the indicators are stepwise different in sodium hydrogen carbonate content of the internal composition.
8. 용매 하에 pH 지시약과 탄산수소나트륨을 혼합하는 단계를 포함하는 이산화탄소 지시계용 조성물의 제조방법.8. A method for preparing a composition for a carbon dioxide indicator comprising the step of mixing a pH indicator and sodium hydrogen carbonate in a solvent.
9. 위 8에 있어서, 상기 용매는 물 또는 에탄올인 제조방법.9. The method of 8 above, wherein the solvent is water or ethanol.
10. 위 8에 있어서, 혼합물에 알긴산나트륨, 아가로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 혼합하여 겔화시키는 단계를 더 포함하는 제조방법.10. The method of 8 above, further comprising the step of gelling by mixing one selected from the group consisting of sodium alginate, agarose, and chitosan in the mixture.
11. 위 8에 있어서, 상기 pH 지시약은 안토시아닌, 리트머스, 크레졸 레드 및 브로모티몰블루로 이루어진 군에서 선택된 하나인 제조방법.11. The method of 8 above, wherein the pH indicator is one selected from the group consisting of anthocyanin, litmus, cresol red, and bromothymol blue.
12. 위 8에 있어서, 상기 혼합 전에 이산화탄소 지시계의 적용 대상에 따라 조성물의 목적하는 pH를 설정하는 단계를 포함하고, 그에 따라 탄산수소나트륨의 함량을 설정하는 제조방법.12. The method of 8 above, comprising the step of setting a desired pH of the composition according to an object to which the carbon dioxide indicator is applied before mixing, and setting the content of sodium hydrogen carbonate accordingly.
13. 위 12에 있어서, 상기 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 상기 목적 pH를 높게 설정하는 제조방법.13. In the above 12, the production method in which the target pH is set higher as the amount of carbon dioxide produced by the application object increases.
14. 위 8에 있어서, 상기 혼합시에 가스흡수제를 더 혼합하고, 상기 이산화탄소 지시계의 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 가스 흡수제의 첨가량을 증가시키는 제조방법.14. The method of 8 above, wherein the gas absorbent is further mixed during the mixing, and the addition amount of the gas absorbent is increased as the amount of carbon dioxide generated to which the carbon dioxide indicator is applied increases.
15. 위 14에 있어서, 상기 가스흡수제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘 및 활성탄소지올라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 제조방법.15. The method of 14 above, wherein the gas absorbent is at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and activated carbon zeolite.
16. 위 8에 있어서, 상기 혼합물을 기재에 도포하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.16. The method of 8 above, further comprising the step of applying the mixture to a substrate.
본 발명의 이산화탄소 지시계는 탄산수소나트륨의 농도를 조절하여 지시계의 이산화탄소에 대한 민감도를 조절할 수 있고, 지시약의 색변화를 통해 이산화탄소의 농도 수준을 우수하게 지시할 수 있는 장점이 있다.The carbon dioxide indicator of the present invention has the advantage of being able to control the sensitivity of the indicator to carbon dioxide by controlling the concentration of sodium hydrogen carbonate, and excellently indicating the concentration level of carbon dioxide through the color change of the indicator.
도 1은 안토시아닌과 탄산수소나트륨의 혼합물에 알긴산나트륨을 가하여 겔화시킨 이산화탄소 지시계용 조성물에 CO2 환경에 노출시킨 경우의 색 변화를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 지시계의 이산화탄소 노출 전(위)과 후(아래) 색변화를 관찰한 것으로서, 좌측으로부터 1열, 3열은 크레졸 레드, 2열은 리트머스를 이용한 것이다.
도 3은 5% 이산화탄소 분압 조건에서, 탄산수소나트륨의 농도를 각각 상이하게 조절한 지시계의 시간대별 색변화를 관찰한 것이다.
도 4는 5% 이산화탄소 분압 조건에서, 탄산수소나트륨의 농도를 각각 상이하게 조절한 지시계의 시간대별 색변화를 자주색 빛의 반사 파장대인 400nm에서의 흡광도를 측정하여 정량적으로 수치화한 것이다.
도 5 내지 7은 7℃, 23℃의 초기 0% 이산화탄소 농도 조건에서 본 발명 이산화탄소 지시계를 실제 도 6의 방식대로 적용하여 시간대별 색변화를 관찰한 것을 도 4, 5에 나타낸 것으로서, 가스흡수제의 존부에 따라 색변화의 정도차에 따른 가시성이 상이하게 나타남을 확인할 수 있다.
도 8은 부직포에 이산화탄소 지시계 조성물을 밀대를 이용하여 프린팅하여 이산화탄소 노출 전(좌)과 후(우) 색변화를 관찰한 것이다.
도 9는 부직포에 이산화탄소 지시계 조성물을 염색시켜 이산화탄소 노출 전(좌)과 후(우) 색변화를 관찰한 것이다.1 shows the color change when the composition for a carbon dioxide indicator gelled by adding sodium alginate to a mixture of anthocyanin and sodium hydrogen carbonate is exposed to a CO 2 environment.
2 is an observation of the color change before (top) and after (bottom) carbon dioxide exposure of the carbon dioxide indicator of the present invention, from the left to the first row, the third row is cresol red, and the second row is litmus.
3 is an observation of the color change over time of the indicator in which the concentration of sodium hydrogen carbonate was adjusted differently under the condition of 5% carbon dioxide partial pressure.
FIG. 4 shows the color change of the indicator in which the concentration of sodium hydrogen carbonate was adjusted differently under the condition of 5% carbon dioxide partial pressure, and quantitatively quantified by measuring the absorbance at 400 nm, which is the reflection wavelength of purple light.
5 to 7 are shown in FIGS. 4 and 5 that the carbon dioxide indicator of the present invention was observed under the initial 0% carbon dioxide concentration condition of 7°C and 23°C in the manner shown in FIG. It can be seen that the visibility varies according to the degree of color change depending on the presence or absence.
FIG. 8 is a view of color changes before (left) and after (right) carbon dioxide exposure by printing a carbon dioxide indicator composition on a nonwoven fabric using a pusher.
9 shows the color change before (left) and after (right) exposure to carbon dioxide by dyeing the carbon dioxide indicator composition on the nonwoven fabric.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 pH 지시약 및 탄산수소나트륨을 포함하는 이산화탄소 지시계용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for a carbon dioxide indicator comprising a pH indicator and sodium hydrogen carbonate.
상기 pH 지시약은 그 자체가 약산 또는 약염기로, 특정 pH에서 일정한 색을 갖는 화합물일 수 있는데, 상기 pH 지시약이 산 또는 염기와 반응하면 분자구조가 변하고, 그에 따라 색도 변하게 되는 것일 수 있다. The pH indicator itself is a weak acid or a weak base, and may be a compound having a certain color at a specific pH. When the pH indicator reacts with an acid or a base, the molecular structure changes, and the color may be changed accordingly.
상기 pH 지시약은 크레졸 레드, 안토시아닌, 리트머스 및 브로모티몰블루로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 탄산수소나트륨과 혼합되어 특정 환경 내 이산화탄소 지시 용도로 사용될 수 있는 것이라면 천연지시약, 합성지시약을 불문하고, 특별히 제한되지 않는다.The pH indicator may be at least one selected from the group consisting of cresol red, anthocyanin, litmus, and bromothymol blue, but if it is mixed with sodium hydrogen carbonate and can be used for indicating carbon dioxide in a specific environment, regardless of natural or synthetic indicators And, it is not particularly limited.
상기 pH 지시약은 식품에 적용하기에 적당한 pH 범위를 가지며, 확연한 색 변화가 있어 가시성이 좋은 것일 수 있고, 다른 지시약에 비해 인체에 유해한 정도가 낮아 식품포장에 적용하기에 적합한 것임이 바람직하다.It is preferable that the pH indicator has a suitable pH range for application to food, has a marked color change, and thus has good visibility, and is suitable for application to food packaging because it is less harmful to the human body than other indicators.
상기 탄산수소나트륨은 NaHCO3 의 화학식을 갖는 백색의 결정 덩어리 또는 결정성 분말로서, 이산화탄소와의 평형반응을 통해 수소이온을 발생시킴에 따라 조성물 내 pH를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 이산화탄소가 존재하는 환경에의 노출 전, 탄산수소나트륨의 조성물 내 농도를 조절하여 상기 지시계용 조성물의 초기 pH를 상이하게 조절할 수 있고, 이는 이산화탄소와의 평형반응에 있어서의 수소이온에 대한 민감도를 조절함에 따라, 지시계 자체의 이산화탄소 민감도를 조절할 수 있다. The sodium hydrogen carbonate is a white crystalline mass or crystalline powder having a formula of NaHCO 3 , and may play a role of adjusting pH in the composition by generating hydrogen ions through equilibrium reaction with carbon dioxide. In this case, before exposure to the environment in which carbon dioxide is present, the initial pH of the composition for indicator can be differently adjusted by adjusting the concentration in the composition of sodium hydrogen carbonate, which is about hydrogen ions in the equilibrium reaction with carbon dioxide. By adjusting the sensitivity, the sensitivity of the indicator itself to carbon dioxide can be adjusted.
상기 탄산수소나트륨은 조성물 내 5 내지 200 mM 포함되는 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 지시계가 요구되는 환경 및 요구되는 이산화탄소 분압조건 등에 따라 설정될 수 있는 것이다.The sodium hydrogen carbonate may be included in the composition from 5 to 200 mM, but is not limited thereto, and may be set according to an environment required for an indicator and a required carbon dioxide partial pressure condition.
상기 탄산수소나트륨은 이산화탄소 지시계의 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 함량이 높게 설정될 수 있다. 이는 초기 pH를 높게 설정하여 이산화탄소에 대한 민감도를 낮추기 위함이다. 구체적으로, 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많은 경우, pH 지시약의 변색범위에 도달하는 속도가 빨라져서 이산화탄소 농도를 정확하게 감지하기가 어렵기 때문에, 초기 pH를 높게 설정하여 이산화탄소에 대한 민감도를 낮추면 지시약의 변색범위 도달 속도가 조절되므로 이산화탄소 농도를 효과적으로 감지할 수 있는 효과가 있다.The sodium hydrogen carbonate content may be set higher as the amount of carbon dioxide produced by the carbon dioxide indicator is applied. This is to lower the sensitivity to carbon dioxide by setting the initial pH high. Specifically, if the amount of carbon dioxide produced by the target object is large, the speed of reaching the discoloration range of the pH indicator becomes faster and it is difficult to accurately detect the carbon dioxide concentration. Therefore, if the sensitivity to carbon dioxide is lowered by setting the initial pH high, the discoloration range of the indicator Since the arrival rate is controlled, there is an effect of effectively detecting the carbon dioxide concentration.
상기 조성물은 가스흡수제를 더 포함할 수 있다. 이는 조성물 내 이산화탄소 분압을 낮추는 역할을 수행함으로써 지시계의 가시성을 상승시키고, 민감도를 낮추는 역할을 수행하는 것일 수 있다.The composition may further include a gas absorbent. This may serve to lower the partial pressure of carbon dioxide in the composition, thereby increasing the visibility of the indicator and lowering the sensitivity.
상기 가스흡수제의 함량은 지시계가 요구되는 환경 및 요구되는 이산화탄소 분압조건 등에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 가스흡수제는 이산화탄소 지시계 적용대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 더 많이 포함될 수 있다.The content of the gas absorbent may be set according to an environment required for an indicator and a required carbon dioxide partial pressure condition. For example, the gas absorbent may be included more as the amount of carbon dioxide generated by the carbon dioxide indicator is applied.
상기 가스흡수제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘 및 활성탄소지올라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것일 수 있으나, 탄산수소나트륨 및 지시약과 함께 혼합되어 지시계의 지시능을 상승시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.The gas absorbent may be at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and activated carbon zeolite, but is not particularly limited as long as it is mixed with sodium hydrogen carbonate and an indicator to increase the indicator power.
상기 조성물은 겔화된 것일 수 있고, 이는 알긴산 겔, 아가로오스 겔 및 키토산 겔로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 형태일 수 있는데, 액체형태의 조성물 대비 겔 형태의 조성물은 지시계의 적용 측면에서 가시성이 극대화 되고, 식품 포장시 취급이 보다 유리하다는 장점이 있다.The composition may be gelled, and it may be in at least one form selected from the group consisting of alginate gel, agarose gel, and chitosan gel.The gel composition compared to the liquid composition maximizes visibility in terms of application of an indicator. It has the advantage of being more advantageous when handling food.
본 발명은 상기 조성물 및 이를 담지한 수용부를 포함하는 이산화탄소 지시계를 제공한다.The present invention provides a carbon dioxide indicator including the composition and a receiving portion carrying the composition.
상기 수용부는 공기를 투과하는 것이거나, 상부에 개구부를 가져 공기가 자유로이 출입할 수 있는 것일 수 있고, 이러한 경우, 지시계의 시인성 상승을 위해 상기 수용부는 투명소재를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 투명소재는 HDPE, LDPE, LLDPE, PE 및 PP로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 안정성과 공기투과성의 측면에서 바람직하게는 LDPE일 수 있다.The receiving portion may be air-permeable or may have an opening in the upper portion so that air can freely enter and exit. In this case, the receiving portion may include a transparent material to increase visibility of the indicator, and the transparent material May be at least one selected from the group consisting of HDPE, LDPE, LLDPE, PE and PP, but may preferably be LDPE in terms of stability and air permeability.
상기 수용부는 시인성 상승을 위해 일면의 적어도 일부가 투명하고, 타면의 적어도 일부가 흰색인 소재를 포함하는 것일 수 있고, 이러한 경우 상기 흰색인 소재는 지시약의 색변화 정도를 용이하게 파악하기 위한 바탕면의 역할을 하는 것일 수 있다. 상기 흰색인 소재는 구체적으로, 타이벡 소재일 수 있다.The receiving part may include a material in which at least part of one side is transparent and at least part of the other side is white to increase visibility, and in this case, the white material is a background surface for easily grasping the degree of color change of the indicator. It may be to play the role of. Specifically, the white material may be a Tyvek material.
본 발명은 상기 지시계를 복수개 포함하고, 상기 지시계들은 내부 조성물의 탄산수소나트륨 함량이 단계적으로 상이한 멀티스텝 이산화탄소 지시계를 제공한다. 상기 지시계들은 탄산수소나트륨의 함량에 따라 내부 조성물의 초기 pH가 상이하게 조절될 수 있다.The present invention includes a plurality of indicators, and the indicators provide a multi-step carbon dioxide indicator in which the sodium hydrogen carbonate content of the internal composition is stepwise different. In the indicators, the initial pH of the internal composition may be differently adjusted according to the content of sodium hydrogen carbonate.
상기 복수개의 지시계들은 내부 조성물의 탄산수소나트륨의 함량에 따라 초기 pH를 모두 상이하게 조절하여 각 지시계들 내부 조성물의 pH가 지시약의 변색범위에 도달하는 속도를 조절함으로써 각 지시계들이 감지할 수 있는 이산화탄소 양을 다양화할 수 있다.The plurality of indicators control all of the initial pH differently according to the content of sodium hydrogen carbonate in the internal composition to control the rate at which the pH of the internal composition of each indicator reaches the discoloration range of the indicator, thereby allowing each indicator to detect carbon dioxide. The quantity can be varied.
예를 들어, 각 지시계들의 초기 pH를 8.0, 7.5, 7.0, 6.5 또는 7.5, 7.0, 6.5, 6.0, 5.5로 설정하고 순차적으로 배열하는 경우, 각 지시계들 별로 지시계 내부 조성물의 임계 pH가 지시약의 변색범위에 이르는 속도가 상이하게 되고, 이로써 지시계가 존재하는 공간 내 이산화탄소 양을 단계적으로 감지할 수 있게 된다.For example, if the initial pH of each indicator is set to 8.0, 7.5, 7.0, 6.5 or 7.5, 7.0, 6.5, 6.0, 5.5 and arranged sequentially, the critical pH of the internal composition of the indicator for each indicator is discoloration of the indicator. The speed to reach the range will be different, and this makes it possible to detect the amount of carbon dioxide in the space where the indicator is present, step by step.
상기 복수개의 지시계들의 수는 제한이 없고, 예를 들면, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 10개일 수 있으나, 상기 멀티스텝 이산화탄소 지시계를 사용하고자 하는 기술자의 목적에 따라 2개 이상 다양하게 그 수를 설정할 수 있다.The number of the plurality of indicators is not limited, and may be, for example, 2, 3, 4, 5, or 10, but 2 or more vary depending on the purpose of the engineer who intends to use the multi-step carbon dioxide indicator. You can set that number.
상기 복수개의 지시계들은 바람직한 단계적 시인성을 확보하기 위하여 순차적으로 좌우 또는 상하로 병렬적으로 위치시킬 수 있으나, 이는 특별히 제한되지 아니하고 실시하고자 하는 기술자의 목적과 실시환경에 따라 자유로이 조절될 수 있다.The plurality of indicators may be sequentially positioned horizontally or vertically in parallel in order to secure desirable step-by-step visibility, but this is not particularly limited and may be freely adjusted according to the purpose of the engineer to be implemented and the implementation environment.
본 발명은 용매 하에 pH 지시약과 탄산수소나트륨을 혼합하는 단계를 포함하는 이산화탄소 지시계용 조성물의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for preparing a composition for a carbon dioxide indicator comprising the step of mixing a pH indicator and sodium hydrogen carbonate in a solvent.
상기 용매는 물 또는 에탄올일 수 있으나, 바람직하게는 물일 수 있다.The solvent may be water or ethanol, preferably water.
상기 pH 지시약에 관한 상세한 설명은 상술한 바와 같다.Detailed description of the pH indicator is as described above.
본 발명의 제조방법은 상기 조성물을 겔화시키는 단계로서, 상기 혼합물에 알긴산나트륨, 아가로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 혼합하여 겔화시키는 단계를 더 포함할 수 있으나, 지시계용 조성물 자체의 지시능을 변화시키지 않으면서, 지시계 자체의 시인성 상승을 위해 겔화시킬 수 있는 물질이라면 특별한 제한없이 혼합할 수 있다.The manufacturing method of the present invention is a step of gelling the composition, and may further include the step of gelling by mixing one selected from the group consisting of sodium alginate, agarose, and chitosan in the mixture, but the indication of the composition for indicator itself Any substance that can be gelled to increase the visibility of the indicator itself without changing its ability can be mixed without any particular limitation.
본 발명의 제조방법은 혼합 전 이산화탄소 지시계의 적용 대상에 따라 조성물의 목적하는 pH를 설정하는 단계를 포함할 수 있고, 그에 따라 탄산수소나트륨의 함량을 설정할 수 있다. 이는 지시계가 감지하고자 하는 이산화탄소 환경에 노출되기 전 탄산수소나트륨의 조성물 내 농도를 미리 설정하여, 초기 지시계의 pH를 설정함에 따라, 이산화탄소에 대한 민감도를 조절하는 기술적 의의를 갖는 것일 수 있다.The manufacturing method of the present invention may include the step of setting a desired pH of the composition according to the object to which the carbon dioxide indicator is applied before mixing, and accordingly, the content of sodium hydrogen carbonate may be set. This may have a technical significance of adjusting the sensitivity to carbon dioxide by setting the pH of the initial indicator by setting the concentration in the composition of sodium bicarbonate before exposure to the carbon dioxide environment to be detected by the indicator.
상기 목적 pH는 상기 적용 대상의 이산화탄소 생성량에 따라 조절될 수 있다.The target pH may be adjusted according to the amount of carbon dioxide produced by the application target.
상기 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 상기 목적 pH를 높게 설정할 수 있다. 이는 탄산수소나트륨의 함량에 따라 조절할 수 있다.The higher the amount of carbon dioxide produced by the application target, the higher the target pH can be set. This can be adjusted according to the content of sodium hydrogen carbonate.
이를 통한 기술적 효과는 상술한 바와 같다.The technical effect through this is as described above.
상기 혼합시에 가스흡수제를 더 혼합할 수 있고, 상기 이산화탄소 지시계의 적용 대상의 이산화탄소 생성량이 많을수록 가스 흡수제의 첨가량을 증가시킬 수 있다.During the mixing, the gas absorbent may be further mixed, and the addition amount of the gas absorbent may be increased as the amount of carbon dioxide to be applied to the carbon dioxide indicator increases.
이를 통한 기술적 효과 및 가스흡수제로서 가능한 물질 예시는 상술한 바와 같다.Technical effects through this and examples of materials that can be used as gas absorbers are as described above.
본 발명의 제조방법은 상기 조성물을 기재에 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include applying the composition to a substrate.
기재는 예를 들면 시트, 필름, 섬유, 종이 등일 수 있고, 구체적으로 부직포일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The substrate may be, for example, a sheet, film, fiber, paper, or the like, and specifically, may be a nonwoven fabric, but is not limited thereto.
도포는 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있고, 예를 들면 인쇄, 코팅, 염색, 분무 등을 이용할 수 있으나, 지시계용 조성물 자체의 지시능을 변화시키지 않으면서, 기재에 조성물을 고르게 분포시킬 수 있는 방법이라면 그 방식은 특별히 제한되지 않는다. 조성물을 기재에 도포하여 지시계를 제조하는 경우, 기존 방식보다 제조 과정이 간소화되고, 대량생산에 용이하다는 장점이 있다.Coating may be performed by a method known in the art, and for example, printing, coating, dyeing, spraying, etc. may be used, but the composition may be evenly distributed on the substrate without changing the indication ability of the composition for indicator itself. As long as it is possible, the method is not particularly limited. In the case of manufacturing an indicator by applying the composition to a substrate, there is an advantage in that the manufacturing process is simplified and mass production is easier than the conventional method.
본 발명의 지시계는 식품포장 내부에서 이산화탄소가 발생되면, 가스지시계의 특성상 식품 포장 또는 지시계 포장재를 이산화탄소가 통과하게 되고, 지시약이 포함된 지시계의 pH가 낮아짐에 따라 색이 변화하여 이산화탄소를 감지하는데 사용할 수 있음에 착안한 발명이다. In the indicator of the present invention, when carbon dioxide is generated inside food packaging, carbon dioxide passes through the food packaging or indicator packaging material due to the nature of the gas indicator, and the color changes as the pH of the indicator containing the indicator decreases to be used to detect carbon dioxide. It is an invention conceived of being able to.
지시약으로서, 안토시아닌의 경우, 지시계 제작 직후의 색은 청록색이며, 이산화탄소에 노출 시 pH가 낮아지면서 보라색에서 분홍색까지 변화가 일어난다. As an indicator, in the case of anthocyanin, the color immediately after production of the indicator is blue-green, and when exposed to carbon dioxide, the pH decreases and changes from purple to pink.
지시약으로서, 리트머스는 이산화탄소 노출 전에는 보라색, 노출 후에는 분홍색으로 변한다. As an indicator, litmus turns purple before exposure to carbon dioxide and pink after exposure.
지시약으로서, 크레졸 레드는 노출 전에는 자주색, 노출 후에는 순차적으로 분홍색, 노랑색으로 변한다. As an indicator, cresol red turns purple before exposure and turns pink and yellow sequentially after exposure.
지시계의 초기 pH를 설정하기 위해 인체에 무해한 탄산수소나트륨을 이용하였는데, 탄산수소나트륨의 농도를 조절함으로써 초기 pH를 설정할 수 있으며, 이는 이산화탄소에 대한 민감도 조절로 이어짐에 기반한 것이다.In order to set the initial pH of the indicator, sodium hydrogen carbonate, which is harmless to the human body, was used, and the initial pH can be set by adjusting the concentration of sodium hydrogen carbonate, which is based on leading to sensitivity control for carbon dioxide.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, examples will be described in detail to illustrate the present invention in detail.
실시예 1. 이산화탄소 지시계용 조성물 및 지시계의 제조Example 1. Preparation of a composition for a carbon dioxide indicator and an indicator
1. 이산화탄소 지시계용 조성물의 제조1. Preparation of composition for carbon dioxide indicator
(이산화탄소 지시계 물질부 제조(50㎖ 기준))(Manufacture of carbon dioxide indicator material part (based on 50 ml))
(1) 비커에 증류수 42㎖를 넣고 아가로오스 0.5g을 첨가한다.(1) Add 42 ml of distilled water to a beaker and add 0.5 g of agarose.
(2) 아가로오스를 넣은 용액을 끓여 녹인다.(2) Boil the solution containing agarose and dissolve it.
(3) 0.01% (크레졸레드, 리트머스, 안토시아닌 군 중 하나) 지시약 용액 1㎖를 넣어준다.(3) Add 1 ml of a 0.01% (cresoled, litmus, anthocyanin group) indicator solution.
(4) 1M KCl을 7.5㎖ 넣어준다.(4) Add 7.5 ml of 1M KCl.
(5) 1M NaHCO3용액을 농도에 맞춰 넣어주고 잘 섞어준다.(5) Add 1M NaHCO 3 solution to the concentration and mix well.
(6) 용액을 틀에 넣고 굳힌다.(6) Put the solution in a mold and harden.
(7) 알맞은 크기에 맞게 자른다.(7) Cut them to the right size.
2. 프린팅 기술을 이용한 이산화탄소 지시계 제조2. Manufacturing of carbon dioxide indicator using printing technology
(1) 비커에 증류수 42㎖에 0.01% (크레졸레드, 리트머스, 안토시아닌 군 중 하나) 지시약 용액 1㎖를 넣어준다.(1) In a beaker, add 1 ml of a 0.01% indicator solution (one of cresol red, litmus, anthocyanin group) to 42 ml of distilled water.
(2) 1M KCl을 7.5㎖ 넣어준다.(2) Add 7.5 ml of 1M KCl.
(3) 1M NaHCO3 용액을 농도에 맞춰 넣어주고 잘 섞어준다.(3) Add 1M NaHCO 3 solution to the concentration and mix well.
(4) 부직포를 틀에 넣고 밀대를 이용하여 용액으로 프린팅 한다.(4) Put the non-woven fabric in the frame and print it with a solution using a push rod.
(5) (4) 과정 대신에 부직포를 용액에 넣고 염색시킨다.(5) Instead of step (4), put the nonwoven fabric into the solution and dye it.
(5) 알맞은 크기에 맞게 자른다.(5) Cut it to the right size.
3. 이산화탄소 지시계의 제조3. Manufacturing of carbon dioxide indicator
5 mM 에서 200 mM 까지 다양한 농도의 NaHCO3를 포함하는 이산화탄소 지시계를 이산화탄소를 투과할 수 있는 PE 재질의 포장재에 넣고 밀폐하여 포장한다.A carbon dioxide indicator containing NaHCO 3 at various concentrations from 5 mM to 200 mM is put in a PE packaging material that can permeate carbon dioxide and sealed and packaged.
실시예 2. 이산화탄소 지시계의 성능 확인Example 2. Performance check of carbon dioxide indicator
1. 이산화탄소 감지에 의한 지시계의 색변화 관찰1. Observation of color change of indicator by detecting carbon dioxide
(1) 실험방법(1) Experiment method
5% 이산화탄소 인큐베이터 혹은 실제 김치에 지시계를 적용하여 이산화탄소에 노출시켰을 때 시간에 따른 지시계의 색변화를 관찰하였다.When the indicator was applied to the 5% carbon dioxide incubator or the actual kimchi and exposed to carbon dioxide, the color change of the indicator over time was observed.
(2) 실험결과(2) Experiment result
도 1, 2는 각각 본 발명의 이산화탄소 지시계용 조성물을 알긴산 겔, 아가로오스 겔의 형태로 제조한 것으로서, 이산화탄소에의 노출 후 그 색변화를 관찰할 수 있다. 특히, 지시약으로서 사용한 안토시아닌, 크레졸 레드, 리트머스는 이산화탄소 지시 용도로서 그 가시성이 매우 훌륭함을 확인할 수 있는데, 이는 조성물 내 탄산수소나트륨과 이산화탄소 간 평형반응에 의해 생성되는 수소농도에 의해 지시약의 분자구조가 변화함에 의한 것으로서, 지시약이 갖는 임계 pH보다 낮아지는 경우 색이 확연히 변화함에 따라, 주변 환경의 이산화탄소 농도를 정확하게 지시할 수 있다.1 and 2 are each prepared in the form of an alginate gel and an agarose gel for a carbon dioxide indicator composition of the present invention, and the color change can be observed after exposure to carbon dioxide. In particular, the anthocyanin, cresol red, and litmus used as indicators can be found to have excellent visibility as carbon dioxide indicators. This is due to the hydrogen concentration generated by the equilibrium reaction between sodium hydrogen carbonate and carbon dioxide in the composition. As a result of the change, when the pH is lower than the critical pH of the indicator, as the color changes markedly, the concentration of carbon dioxide in the surrounding environment can be accurately indicated.
도 8, 9는 크레졸 레드를 지시약으로 사용한 본 발명의 이산화탄소 지시계용 조성물을 각각 부직포에 프린팅한 형태 및 부직포에 염색한 형태로 지시계를 제조한 것으로서, 이산화탄소 노출 후 그 색 변화를 관찰할 수 있다. Figures 8 and 9 show that the composition for a carbon dioxide indicator of the present invention using cresol red as an indicator was printed on a nonwoven fabric and dyed on a nonwoven fabric, respectively, and the color change after exposure to carbon dioxide can be observed.
2. NaHCO2. NaHCO 3 3 의 농도 차이에 의한 지시계의 이산화탄소 민감도 조절Adjustment of the sensitivity of the indicator to carbon dioxide by the difference in concentration of
(1) 실험방법(1) Experiment method
지시계를 제조하는 과정에서 5~200 mM 까지 NaHCO3 농도를 조절하여 이산화탄소 지시계를 제작하였다. 다양한 농도의 지시계를 5% 이산화탄소 인큐베이터와 실제 김치에서 적용하여 NaHCO3 농도에 따라 지시계의 색변화가 일어나는 시간의 차이를 확인하였다. 또한, 지시계 색변화의 정량적 측정을 위해 자주색 빛의 반사 파장대인 400nm에서의 흡광도를 측정하여 이를 수치화하였다. In the process of manufacturing the indicator, a carbon dioxide indicator was manufactured by adjusting the NaHCO 3 concentration to 5 to 200 mM. Indicators of various concentrations were applied in the 5% carbon dioxide incubator and the actual kimchi, and the difference in time at which the color change occurred according to the NaHCO 3 concentration was confirmed. In addition, in order to quantitatively measure the color change of the indicator, the absorbance at 400 nm, which is the reflection wavelength band of purple light, was measured and quantified.
(2) 실험결과(2) Experiment result
도 3을 참조하면, 탄산수소나트륨의 농도를 각각 상이하게 하여 지시계의 초기 pH를 조절함에 따라, 이산화탄소 감지에의 민감도를 달리하는 경우, 시간대별 각 지시계의 색변화 정도를 확인할 수 있다. 가장 탄산수소나트륨의 농도가 낮은 좌측의 지시계에서부터 색변화가 진행됨을 확인할 수 있는데, 이는 지시계의 이산화탄소에 대한 민감도가 높은 것으로서, 조성물 내 탄산수소나트륨과 이산화탄소와의 평형반응에 있어 수소의 농도가 보다 빠르게 증가함에 따른 것이다. 좌측의 지시계에서부터 우측으로 갈수록 이산화탄소에 대한 민감도가 낮은 것으로서, 이는 향후 민감도를 순차적으로 달리하여 환경 내 이산화탄소 분압 스케일 등을 지시할 수 있는 멀티스텝 지시계로서의 활용을 암시하는 결과이기도 하다.Referring to FIG. 3, when the initial pH of the indicator is adjusted by varying the concentration of sodium bicarbonate, the degree of color change of each indicator for each time period can be checked when the sensitivity to sensing carbon dioxide is different. It can be seen that the color change proceeds from the indicator on the left, where the concentration of sodium hydrogencarbonate is the lowest, which is the high sensitivity of the indicator to carbon dioxide, and the concentration of hydrogen is higher in the equilibrium reaction between sodium hydrogencarbonate and carbon dioxide in the composition. It is due to increase rapidly. As the indicator goes from the left to the right, the sensitivity to carbon dioxide is lower, and this is a result suggesting the use as a multi-step indicator that can indicate the partial pressure scale of carbon dioxide in the environment by sequentially varying the sensitivity in the future.
도 4를 참조하면, 5% 이산화탄소 분압에서 지시계의 색변화가 일어남에 따라 흡광도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 탄산수소나트륨의 농도에 따라 색이 변화하는 속도가 다른 것을 통해 제품에 맞는 이산화탄소 지시계를 적용할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the absorbance increases as the color change of the indicator occurs at a partial pressure of 5% carbon dioxide. In addition, it can be seen that a carbon dioxide indicator suitable for the product can be applied through the fact that the color change rate is different depending on the concentration of sodium hydrogen carbonate.
모든 농도에서 색 변화를 관찰하였고, 20mM 보다 낮은 농도의 탄산수소나트륨은 김치와 같은 발효제품에서는 민감도가 너무 높아 이용되기에는 용이하지 않다. 따라서 실질적인 지시계로서의 역할을 하기 위해서는 민감도가 상대적으로 낮은 탄산수소나트륨 20mM의 이상의 농도에서 효과적으로 이용될 수 있다.Color change was observed at all concentrations, and sodium hydrogen carbonate concentrations lower than 20 mM are too sensitive to be used in fermented products such as kimchi. Therefore, in order to serve as a practical indicator, it can be effectively used at a concentration of 20 mM or more of sodium hydrogen carbonate, which has a relatively low sensitivity.
3. 가스흡수제의 유무에 의한 지시계의 민감도, 가시성 조절3. Adjustment of sensitivity and visibility of indicator by presence or absence of gas absorbent
도 7의 방식대로 실제 김치에 본 발명 지시계를 적용하여 이산화탄소 지시능을 확인한 것을 도 5, 6에 나타내었는데, 이를 참조하면, 시간에 따른 이산화탄소 농도를 측정했을 때, 가스흡수제를 사용하는 경우에 이산화탄소 농도가 낮아진 것을 확인할 수 있다. 김치 포장 내부의 이산화탄소 분압은 도 5, 6에 %로 나타내었다. 또한, 저온 조건(7℃) 또는 상온 조건(23℃)을 불문하고, 지시계로서 이산화탄소를 감지하여 특정 pH 이하에서 지시계의 색이 변함을 확인할 수 있는데, 특히 가스흡수제를 사용하는 경우, 그러하지 않은 경우에 비해 지시계의 가시성이 좋아지고, 이산화탄소 민감도가 낮아짐을 볼 수 있다. 저온 조건(7℃)에서는 가스흡수제가 존재하는 경우, 이산화탄소 지시계의 색변화가 한달 정도 늦게 나타났으며, 상온(23℃)에서는 일주일 정도 색변화가 늦게 나타남을 알 수 있었다. 이는 가스흡수제가 조성물 내 이산화탄소 분압을 낮추는 역할을 함에 따라 나타나는 효과인 것으로 판단한다.5 and 6 show that the carbon dioxide indicating ability was confirmed by applying the indicator of the present invention to actual kimchi in the manner of FIG. 7. Referring to this, when measuring the carbon dioxide concentration over time, carbon dioxide when using a gas absorbent It can be seen that the concentration has decreased. The partial pressure of carbon dioxide inside the kimchi packaging is shown in% in FIGS. 5 and 6. In addition, regardless of low temperature conditions (7°C) or room temperature conditions (23°C), it can be confirmed that the color of the indicator changes below a certain pH by sensing carbon dioxide as an indicator.In particular, when a gas absorbent is used, if not Compared to that, the visibility of the indicator is improved and the sensitivity of carbon dioxide is lowered. In the low temperature condition (7°C), when the gas absorbent was present, the color change of the carbon dioxide indicator appeared one month late, and at room temperature (23°C), the color change was delayed about a week. It is judged that this is an effect that appears as the gas absorbent serves to lower the partial pressure of carbon dioxide in the composition.
Claims (16)
A composition for a carbon dioxide indicator comprising a pH indicator and sodium hydrogen carbonate.
The composition of claim 1, wherein the pH indicator is one selected from the group consisting of anthocyanin, litmus, cresol red, and bromothymol blue.
The composition of claim 1, wherein the composition is in one form selected from the group consisting of agarose gel, alginate gel, and chitosan gel.
The composition of claim 1, wherein the composition further comprises a gas absorbent.
The composition of claim 4, wherein the gas absorbent is at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and activated carbon zeolite.
A carbon dioxide indicator comprising the composition of any one of claims 1 to 5 and a receiving portion supporting the composition.
A multi-step carbon dioxide indicator comprising a plurality of indicators of claim 6, wherein the indicators have a stepwise different sodium hydrogen carbonate content of the internal composition.
A method for producing a composition for a carbon dioxide indicator comprising the step of mixing a pH indicator and sodium hydrogen carbonate in a solvent.
The method of claim 8, wherein the solvent is water or ethanol.
The method of claim 8, further comprising gelling by mixing one selected from the group consisting of sodium alginate, agarose, and chitosan in the mixture.
The method of claim 8, wherein the pH indicator is one selected from the group consisting of anthocyanin, litmus, cresol red, and bromothymol blue.
The method of claim 8, comprising setting a desired pH of the composition according to an object to which the carbon dioxide indicator is applied before mixing, and setting the content of sodium hydrogen carbonate accordingly.
The method according to claim 12, wherein the higher the target pH is set as the amount of carbon dioxide produced by the application object increases.
The method according to claim 8, wherein the gas absorbent is further mixed during the mixing, and the addition amount of the gas absorbent is increased as the amount of carbon dioxide generated to which the carbon dioxide indicator is applied increases.
The method of claim 14, wherein the gas absorbent is at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and activated carbon zeolite.
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Citations (1)
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| KR100314565B1 (en) | 1996-12-09 | 2001-11-16 | 추후제출 | Device for trapping and assaying carbon dioxide and method of use |
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