一种聚合型时间-温度指示剂及其在军用食品中的应用的制作方法

文档序号:6224692阅读:319来源:国知局
一种聚合型时间-温度指示剂及其在军用食品中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于测量和指示【技术领域】,尤其涉及一种聚合型时间-温度指示剂及其在军用食品时间-温度指示标中的应用。一种聚合型时间-温度指示剂,包括重量比为6:1~1:6的二间甲苯胺基甲酸-2,4-二炔-1,6-己二酯与二对氟苯磺酸-2,4-二炔-1,6-己二酯。该聚合型时间-温度指示剂,其组份中发生的连二炔烃类聚合反应活化能与军用食品质量变化的活化能匹配,二者反应速度相近。同时,聚合反应颜色变化显著,从粉红色变为黑色。以其制作的指示标粘贴在军用食品外包装上,二者累积经历的时间-温度效应一致,能够指示食品质量状态。
【专利说明】—种聚合型时间-温度指示剂及其在军用食品中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于测量和指示【技术领域】,尤其涉及一种聚合型时间-温度指示剂及其在军用食品时间-温度指示标中的应用。
【背景技术】
[0002](—)食品质量
[0003]食品质量指食品的食用性能及特性符合有关标准的规定并满足消费者要求的程度。食品质量由多种质量因素组合而成,主要包括卫生质量、营养质量、感官质量和其他附加质量等。食品质量是一种影响其消费者接受程度的动态的复杂的属性,在加工之后就处于一个动态连续下降的过程。食品质量变化包括色泽、风味、质构、营养价值、卫生安全等。由于绝大多数食品都源于动植物产品,这些原料不仅含有大量水分,而且含有丰富的营养物质。这些理化性质不稳定的营养成分既容易受到微生物的侵害,又容易在环境因素的作用下发生化学或物理变化,许多食品还含有多种酶类,在环境条件适宜的情况下,容易发生许多种酶促反应,所有这些都会导致食品质量发生变化。食品质量变化受到食品组分和环境因素的影响,其变化速率可以用以下函数表示:
[0004]dQ/dt = F (Ci, Ej)
[0005]其中Ci表示食品内部因素,包括鲜活食品的生理变化和微生物变化,如蔬菜的呼吸作用和后熟,畜禽鱼死后的僵直、后熟、自溶和腐败,以及食品成分发生的各种物理化学变化,如营养成分损失、色素分解、水解变化等,内部因素是食品的特有属性,决定原料的品质。对于包装食品而言,环境因素的变化则是食品质量变化的主导因素。Ej即指环境因素,包括温度、相对湿度、总压力、气体压力、光照、微生物污染、虫害鼠害、生产、包装与流通中的污染、机械损伤等对食品质量的负面影响。其中对食品质量影响较为普遍的是温度、光氧等综合因素所致的脂肪氧化酸败、淀粉老化、蛋白质变性、维生素破坏以及水分的蒸发、吸附、转移、凝结等。
[0006](二)食品保质期
[0007]保质期理论产生于现代食品技术和包装技术,保质期概念中包含食品学、包装学、材料学,市场营销等多方面的技术知识。产品保质期的长短,主要取决于产品本身的品质、包装工艺与材料、以及产品流通过程的环境条件等,其影响因素众多,形成机理与相互关系也较为复杂。
[0008]食品保质期是一个时限,即在特定的贮存条件下,食品食用安全,质量能被消费者接受的时限。社会上没有统一的标准定义保质期。保质期的定义和测定方法随着食品种类和用途而变化。
[0009]与民用食品不同,军用食品在平时生产储备,战时或演习、外训、远航以及边防巡逻等特殊紧急情况下才会使用,因此军用食品必须具备较长的贮存期,并且在贮存期内色香味形和营养成分基本保持不变。例如,英军的10人和4人组合口粮,在温带地区的贮存期为3年,在温度2°C、相对湿度60%的较凉爽条件下,贮存期可达5年。我军军用食品在常温下一般贮存期都在两年以上,如对军用马口铁罐头的保质期及保存期的规定是:地面库常温下,肉、禽、水产类罐头保质期30个月,保存期36个月。果蔬类等保质期24个月,保存期30个月。储存在南方和北方的军用食品保质期是不一样的,北方储存的军用食品的保质期要长些。因此,如何准确指示食品质量是军用食品的一个重要课题。
[0010](三)时间-温度指示剂技术
[0011]时间-温度指示剂(Time-Temperature Indicator, TTI)可以定义为一类简单便易的质量记录装置,能够对商品整个货架期中的部分关键参数进行监控和记录,然后通过时间-温度的累积效应指示食品温度变化历程和剩余货架信息。TTI能够显示出连续的时间-温度反应,并且在测量中能对全部的时间-温度历程进行积分,指示销售过程的“有效平均温度”。
[0012]最早的时间-温度指示剂(Time-Temperature Indicator, TTI)可以追溯到第二次世界大战期间,美国陆军军需团将冰块放置在冷冻食品箱中,如果冰块消失就意味着运输储存过程中的温度控制不当,这里用到的冰块就是一种简单的ΤΤΙ。1993年,世界上第一个TTI专利诞生。随后,Honeywell公司(Minneapolis, MN)开发了第一个可以在商业中使用的TTI,但是由于它的价格很高、体积过大,所以从来没有真正在商业中使用。
[0013]Ramstad等人在1950年开发制造了一个由动物胶和氧气可以渗透的包装袋组成的TTI。胶体内含有氧化酶和无色的苯酚化合物,一旦胶体溶解,无色的苯酚化合物就会反应变成褐色。褐变程度指示食品在有害温度下暴露的时间长短及食品的质量变化情况。褐变率可以通过添加不同水平的维生素C来控制。在4.4°C下,该指示剂褐变需要的时间为6小时,加入0.1 %维生素C后需要24小时。
[0014]在二十世纪70年代初,TTI的研究开发成为一个热点。美国陆军Natick实验室发明了一种以氧化体系的变色为基础的TTI,其原理是通过温度影响透过薄膜的氧气量,进而导致颜色改变。经过长达两年的试用,表明它们有可能投入实际应用。目前,美军新一代可贮藏十年的MRE 口粮正在使用的“牛眼”标签即是依照该原理研制的聚合型TTI。
[0015]到1976年,共有六家TTI生产厂家:Artech公司、Check Spot公司、Tempil公司、1-Point公司、Bio-Medical Science公司和3M公司。其中,1-Point公司生产的是一种以酶反应为基础的TTI,3M公司生产的是一种以扩散为基础的TTI。
[0016]二十世纪80年代早期,市场上存在1-Piont、3M、Ambitemp和Tempchron四种商业TTI体系。Ambitemp和Tempchron的工作原理是利用液体在毛细管中的流动,由AndoverLabs生产,用于冷冻食品的销售体系。
[0017]1985年Singh等人研究发现1-Point标签的响应时间与冷冻汉堡的质量、忙存在一 12°C条件下的草莓的感官特性和维生素C、新鲜牛奶中耐热菌生长滞留期、西红柿的感官特征等变化有很好的相关性。1988年Wells等人研究发现番茄的硬度和颜色与1-Point2340型及Lifelines Freshness Monitor57型两种指不卡的响应值呈显著相关;在5°C和10°C的温度下,1-Point2340型指示卡能够很好的指示莴苣的感官质量变化;掺有干果的糕饼与所用指示卡的响应值没有相关性;UHT杀菌奶的椰子味及白度与LifelinesFreshness Monitorll、21型指示卡的响应值之间呈显著相关。1989年Cherng等人发现Lifelines的TTI的响应值与巴氏消毒奶的口味、低温菌数及酸度值显著相关,可以有效监控牛奶在运输销售过程中的质量变化。1990年Labuza和Taoukis最先利用TTI所提供的产品在冷链中剩余货架期信息来优化流通的控制和存货周转。1991年Shell等人利用I_Point4014型和4021型指示卡来监测农家干酪的化学和微生物指标,研究表明
1-Point4014型指示卡的响应值与农家干酪的化学和微生物指标的变化有很好的相关性。Taoukis等人1999年对TTI应用于Boque鱼进行了研究。该研究以鱼的两个微生物指标和一个感官指标作为评价指标,利用Arrhenius方程和Belehradek方程进行分析。2000年,韩国食品研究所的Sock-1n Hong和Wan-Soo Park运用TTI来监控大白菜制作韩国泡菜的发酵情况,研究发现一些TTI可以用来作为一种智能包装体系,监控大白菜的发酵。经过测试,TTI产品还可以应用于冷冻蔬菜、冷冻草莓、蘑菇、冷却即食色拉、冷冻猪肉和鸡肉、冷冻腊肠、冷却橙汁、巴氏杀菌奶油等。
[0018]专利US2553369中提到水合的三碘化钾、可溶的淀粉及其淀粉酶可以用于冷冻食品的时间-温度指示。当周围温度高于食品的解冻温度时,淀粉在淀粉酶的作用下水解,由于三碘化钾的存在而呈现蓝色。专利US2892798中将碘化汞、碘化铜混于液态的烷基金属碘化物溶液,当冷冻食品的开始解冻时,此混合溶液就会呈现颜色的变化。专利US3545400表明可将一种染料填充的装置用于指示凝固点和熔点温度。在专利US3768976中提到可将红色染料的水溶液在氧气逐渐渗透的过程中氧化变成无色来指示易变质的商品有很长一段时间置于较高的温度条件下。专利US3844718中,当水或水蒸气与可溶性的油墨(该油墨附于吸湿性的基板上)接触时即可指示食品的解冻温度。在专利US3078182中,一种压力敏感性颜色变化指示的标签可用来指示产品的杀菌操作过程。对共轭二乙炔类化合物的研究表明共轭二乙炔类化合物也可以用于时间-温度的指示,并能呈现时间-温度变化的连续过程。目前TTI已经应用到食品、医药产品(如疫苗、血清)、烟草、宠物食品、化妆品、电子产品等领域中。
[0019]军用食品在运输和储藏过程中,受环境温度的影响,食品品质不断下降或劣化,甚至不能食用。目前判断食品质量主要依靠生产日期和保质期。由于不知道储存期间环境温度高或低,仅仅依靠储存时间,难以准确判定食品质量状态。现有技术的时间-温度指示剂主要是指事物保质期较短的生鲜食品,对于保质期较长的罐头食品和军用食品,目前研究比较少,成熟的技术和产品更是难以见到。

【发明内容】

[0020]为解决现有技术的不足本发明提供了一种聚合型时间-温度指示剂,其组份中发生的连二炔烃类聚合反应活化能与军用食品质量变化的活化能匹配,二者反应速度相近。同时,次反应颜色变化显著,从粉红色变为黑色。以其制作的指示标粘贴在军用食品外包装上,累积经历的时间-温度效应一致,能够指示食品质量状态。
[0021]一种聚合型时间-温度指示剂,包括重量比为6:1?1:6的二间甲苯胺基甲酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯与二对氟苯磺酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯。
[0022]优选的,所述的聚合型时间-温度指示剂,其中二间甲苯胺基甲酸_2,4-二炔-1,6-己二酯与二对氟苯磺酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯的重量比为3:1?1:3。
[0023]二乙炔类化合物(RC = CC = CR,R是取代基团)在加热或高能量辐射条件下能够进行固态1,4-加成聚合反应,反应通式如下:
[0024]
【权利要求】
1.一种聚合型时间-温度指示剂,包括重量比为6:1?1:6的二间甲苯胺基甲酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯与二对氟苯磺酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯。
2.根据权利要求1所述的聚合型时间-温度指示剂,所述二间甲苯胺基甲酸_2,4-二炔-1,6-己二酯与二对氟苯磺酸-2,4- 二炔-1,6-己二酯的重量比为3:1?1:3。
3.一种食品时间-温度指示标,其至少包括指示层和承载所述指示层的基版,所述指示层的组份及各个组份的质量百分含量为:0.001%?0.006%的二间甲苯胺基甲酸-2,4- 二炔-1, 6-己二酯、0.001%?0.006%的二对氟苯磺酸_2,4- 二炔-1, 6-己二酯、8.100%?10.000%的粘接剂,余量为助剂。
4.根据权利要求3所述的食品时间-温度指示标,所述指示层的组份及各个组份的质量百分含量为:0.001%?0.003%的二间甲苯胺基甲酸-2,4-二炔-1,6-己二酯、0.001%?0.003%的二对氟苯磺酸_2,4- 二炔-1, 6-己二酯、8.100%?10.000%的粘接剂,余量为助剂。
5.根据权利要求3或4所述的食品时间-温度指示标,其特征在于:所述指示层的所述粘接剂选自聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯或聚氯乙烯树脂中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求3或4所述的食品时间-温度指示标,其特征在于:所述指示层的所述助剂为二氯甲烷。
7.—种压缩食品的时间-温度指示标,其至少包括指示层和承载所述指示层的基版,所述指示层的组份及各个组份的质量百分含量为:0.001%的二间甲苯胺基甲酸_2,4- 二炔-1,6-己二酯、0.003%的二对氟苯磺酸_2,4- 二炔-1,6-己二酯、9.100%的粘接剂,余量为助剂,其标准色的终点颜色的OD值设置为2.0。
【文档编号】G01K3/04GK103940522SQ201410161023
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】王斌, 苏喜生, 于吉平, 姜中兴, 李建湘, 黄进, 周炎明, 罗蕾蕾, 贾先勇, 李德远, 贺德富, 刘焕松 申请人:王斌
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