CN102322967A - 一种时间-温度指示试纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时间-温度指示试纸，该时间-温度指示试纸由纸基、指示色层和保护层组成，该指示色层和该保护层依次设置在该纸基上；该指示色层的成分如下：无色染料，用量占30％～50％；显色剂，用量占50％～70％；该保护层由丙烯酸树脂与交联固化剂组成，该丙烯酸树脂占80％～95％，该交联固化剂占5％～20％。本发明的时间-温度指示试纸可以较好地应用于耐储食品的质量变化的监测。

Description

一种时间-温度指示试纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及测量和指示技术领域，尤其涉及一种时间-温度指示试纸及其制备方法。 

背景技术

时间-温度指示试纸(TTI)是一种简易的质量记录装置，可以对产品的整个货架期中的一些关键参数进行操纵、监控和记录，通过时间温度积累效应指示食品的温度变化历程和剩余货架信息。TTI的工作原理包括了力学、化学、电化学、酶学和微生物学变化的不可逆可见反应，主要是通过机械形变或颜色变化来显示时间和温度的变化。 

TTI的原理主要有以下几种： 

1、显色反应型TTI 

利用两种显色反应物质，在设定温度下启动，并随着时间推移，在指示标上逐渐混合，显示颜色变化区域逐渐增大。当温度降低时反应迟滞，再次经历高温时反应重启，累积颜色变化与时间-温度的积分值成正比。因为反应不可逆，因而具有记忆功能。可以监测食品质量的变化。 

2、酶催化型TTI 

酶催化的颜色变化反应，具有专一、高效和温和的特点，这种方式制备成的TTI可监控易腐食品经历的时间-温度历史积累效应，指示食品质量的变化，如磷脂-磷脂酶***TTI可检测肉类冰冻食品的质量变化。该***含甘油、山梨醇等抗冻剂，显色反应能够在0℃以下进行，因为底物磷脂乳剂能在低温下稳定流动，并参与酶催化反应，因而该***比脂肪酶***TTI可靠。显著变色反应的机理是该反应在高于设定温度下发生水解反应，引起pH值变化，导致溴甲基蓝、中性红、甲基红等酸碱指示试纸显示颜色突变。该反应活化能为32kcal/mol(kcal：千卡)，当温度降低时，因能量不足而减缓反应速度。待下次温度重新达到启动反应的温度时，颜色反应再次变快，并累积起来指示经历的风险温度和时间积分总和。由于反应不可逆转，因而具有记忆功能。如通过淀粉酶催化分解与碘结合显蓝色的 淀粉分解变淡，显示时间-温度累积效应，适用于指示保质期2周左右易腐食品的新鲜度。 

3、异构转化型TTI 

二芳基乙烯、螺芳族化合物等有机物在紫外光作用下发生异构化反应，快速产生颜色变化，而在较高温度的作用下，则逆向反应，恢复为原来色彩。BIZEBAR公司开发的TTI标签就是这类物质组成光敏打印墨水印制的。紫外光照射激活后，TTI标签会从透明变成蓝色。随着时间推移，标签从蓝色变成透明。环境温度越高，可逆过程越快，可反复使用。如果超过了预定的保质期，则TTI***标签颜色从“新鲜”变化至“仍可消费”直至“不可消费”，为消费者提供了从生产至销售低温食品链的直观监测。 

4、扩散型TTI 

颜色较浓艳的有机物在高分子粘弹体中扩散，其速度与时间、温度和黏度有关，其规律符合Nernst-Einstein扩散定律(第一扩散定律)和Fick定律(第二扩散定律)。筛选高分子黏度，调控色带迁移速度，拟合食品质量变化，成为监控食品质量的TTI。通过扩散迁移，TTI可显示文字信息，如Fersh(新鲜)从清晰变暗淡，提醒消费者注意食品安全。3M公司生产的食品监视标签(TTI)是基于彩色的脂肪酸酯在优质吸墨纸多孔灯芯上的扩散，前沿扩散的距离代表时间-温度的积分值。该TTI应用的温度范围和终点时间由酯的类型和浓度决定。 

目前投入使用的TTI主要是需要冷链储藏食品的TTI，而应用于耐储食品的TTI的研究和应用仍是空白。 

因此，需要提供一种时间-温度指示试纸及其制备方法以解决上述问题。 

发明内容

为了解决该问题，本发明公开了一种时间-温度指示试纸，所述时间-温度指示试纸由纸基、指示色层和保护层组成，所述指示色层和所述保护层依次设置在所述纸基上；所述指示色层的成分如下：无色染料，用量占30％～50％；显色剂，用量占50％～70％；所述保护层由丙烯酸树脂与交联固化剂组成，所述丙烯酸树脂占80％～95％，所述交联固化剂占5％～20％。 

较佳地，所述无色染料选自PSD-150、TH-107、TH-108、S205、富士黑、TC-21、ODB、ODB-2，ODB与CF-51或TH-106的混合物、B-15、 3-二乙氨-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-(N-环乙基-N-甲氨)-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-二乙氨-7-(邻-氯苯胺基)荧烷、3-二乙氨-7-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷、3-二乙氨-6-甲基-7-(邻、对-二苯胺基)荧烷等荧烷化合物；所述显色剂选自对羟基苯甲酸、羟基取代苯酰胺类、双酚A、D-8、4，4’-二羟基二苯砜及其它二苯砜衍生物、PHBB、3，5-二特丁基水杨酸锌及其它水杨酸衍生物。 

较佳地，所述保护层由改性PVA或者丁苯胶乳与紫外线防护剂组成，其中，所述改性PVA或所述丁苯胶乳占99％，所述紫外线防护剂占1％。 

本发明还公开了一种时间-温度指示试纸的制备方法，所述方法包括以下步骤： 

第一步：将无色染料、显色剂混合，其中所述无色染料用量占30％～50％，所述显色剂用量占50％～70％，将上述混合物溶解在丙酮溶液中，配制成浓度范围为2％～30％的溶液； 

第二步：将指示色层的定性试纸浸泡在丙酮溶剂中1秒，晾干试纸，指示色染料占试纸重量的1％～60％； 

第三步：将晾干的试纸浸泡在保护层的水溶液中1秒，晾干试纸，保护层占试纸重量的1％～30％； 

第四步：在合成纸或铜版纸背面涂布不干胶，制成不干胶标签的形式，正面印刷标准色； 

第五步：通过丁苯胶乳将按规格切割好的指示色层试纸贴于不干胶标签上，同时将不干胶标签粘贴在被监控食品外包装上。 

本发明的时间-温度指示试纸可以较好地应用于耐储食品的质量变化的监测，其粘贴在耐储食品外包装上，与耐储食品质量变化同步、颜色变化显著，可指示耐储食品随温度和时间累积引起的食品质量变化，实时监测耐储食品质量，指示是否适宜食用，并预测剩余储藏期。 

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 

以下结合具体实施方式，详细说明本发明的优点和特征。 

附图说明

无。 

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。 

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。 

以下对本发明的实施例做出详细描述。 

本发明的时间-温度指示试纸由纸基、指示色层、保护层组成，指示色层和保护层依次设置在纸基上。 

上述纸基为合成纸或铜版纸不干胶标签。 

指示色层可选用定性试纸，指示色层的成分如下： 

无色染料，用量占30％～50％，其通常选自PSD-150、TH-107、TH-108、S205、富士黑、TC-21、ODB、ODB-2(2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷)，ODB与CF-51或TH-106一起使用、B-15(2-(2-4-二甲苯胺基)-3-甲基-6-二乙氨基荧烷)、3-二乙氨-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-(N-环乙基-N-甲氨)-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-二乙氨-7-(邻-氯苯胺基)荧烷、3-二乙氨-7-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷、3-二乙氨-6-甲基-7-(邻、对-二苯胺基)荧烷等荧烷化合物； 

显色剂用量占50％～70％，其通常选自对羟基苯甲酸、羟基取代苯酰胺类、双酚A、D-8(4-羟基-4’-异丙氧基二苯砜)、4，4’-二羟基二苯砜及其它二苯砜衍生物、PHBB、3，5-二特丁基水杨酸锌及其它水杨酸衍生物。 

保护层由丙烯酸树脂与交联固化剂组成，或者由改性PVA或者丁苯胶乳与紫外线防护剂。其中，丙烯酸树脂占80％～95％，交联固化剂占5％～20％；或者改性PVA或丁苯胶乳占99％、紫外线防护剂占1％。 

指示色层中的无色染料和显色剂浓度直接影响试纸的颜色变化速度，通过调整这几种成分的剂量可以实现对褪色灰度变化速度的控制。当试纸的灰度变化模型与食品的质量变化模型相拟合时就能准确地指示食品的质量。 

TTI的制作采用如下步骤： 

第一步：将无色染料、显色剂按照上述比例混合，并溶解在丙酮溶液 中，配制成浓度范围为2％～30％的溶液； 

第二步：将指示色层的定性试纸浸泡在丙酮溶剂中1秒，晾干试纸，指示色染料占试纸重量1％～60％； 

第三步：将晾干的试纸浸泡在保护层的水溶液中1秒，晾干试纸，保护层占试纸重量的1％～30％； 

第四步：在合成纸或铜版纸背面涂布不干胶，制成不干胶标签的形式，正面印刷标准色(不随时间-温度变化的固定色)和文字说明，作为待用TTI储备，储藏期一般在一年以上。 

第五步：通过丁苯胶乳将按规格切割好的指示色层试纸贴于不干胶标签上，同时将不干胶标签粘贴在被监控食品外包装上。随着时间-温度的积分值的增加，指示色逐渐减退，达到相应的标准色时警示食品不宜食用。 

下面通过实施例对本发明进行详细的说明，但并不对本发明构成任何限制。 

实施例： 

时间-温度指示试纸由纸基、指示色层、保护层组成。纸基选用合成纸或铜版纸不干胶。

(1)纸基的制作方法： 

纸基选择采用特种胶黏剂制备成的不干胶标签。标签规格为80mm×60mm。指示色层部分要求手工制作，规格为：20mm×12mm。左边线距标签左侧边线距离30mm，右边线距标签右侧边线距离30mm。下边线距标签下侧边线的距离为30mm，上边线距标签上侧边线的距离为18mm。 

不干胶标签采用UV油墨印刷标准色，标签上预留指示色层粘贴位置。 

(2)指示色层的制作方法： 

称取S205样品10g，D-8样品20g，丙酮100ml，混合配制成溶液，S205与D-8发生化学反应，生成黑色物质，溶解在丙酮中形成黑色溶液。将定性试纸浸泡在溶液中1秒，取出干燥，试纸增重为56％。 

(3)保护层的制作方法： 

配制含有丁苯胶乳为75％，紫外线防护剂为1％的水溶液。将干燥好的指示色层试纸浸泡在溶液中1秒，取出干燥，试纸增重为29％。 

(4)试纸的制作： 

按要求裁剪指示色层试纸，将其用丁苯胶乳黏合在不干胶标签上预定的位置，要求平整、粘合牢固。 

标签主要由指示色、标准色(标出OD值)两部分组成。 

指示色部分即试纸的褪色显示区域。TTI标签在指示色层黏合起即启动TTI计时，其褪色变化与食品质量下降同步。 

标准色部分是由多个颜色由深到浅逐渐变化的独立色块组成，作用是用来判断指示色变化的进程。 

将标准色部分中每个色块的OD值都标注出，可量化指示色变化程度，OD值由光密度仪测得比肉眼观察更为准确，同时可与计算机直接联网便于实现信息化和自动化。标准色中OD值为1.2的色块为变色起点。OD值为0.2的色块为变色终点，指示食品质量达到了临界点，若指示色OD值低于0.2则不宜食用。在使用过程中将指示色的颜色与下方的标准色对比便可判断食品的质量，预测食品的剩余储藏期，便于食品的合理利用。 

本发明的时间-温度指示试纸可以较好地应用于耐储食品的质量变化的监测，其粘贴在耐储食品外包装上，与耐储食品质量变化同步、颜色变化显著，可指示耐储食品随温度和时间累积引起的食品质量变化，实时监测耐储食品质量，指示是否适宜食用，并预测剩余储藏期。 

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。 

Claims (4)

1.一种时间-温度指示试纸，其特征在于，所述时间-温度指示试纸由纸基、指示色层和保护层组成，所述指示色层和所述保护层依次设置在所述纸基上；所述指示色层的成分如下：

无色染料，用量占30％～50％；

显色剂，用量占50％～70％；

所述保护层由丙烯酸树脂与交联固化剂组成，所述丙烯酸树脂占80％～95％，所述交联固化剂占5％～20％。

2.根据权利要求1所述的时间-温度指示试纸，其特征在于：所述无色染料选自PSD-150、TH-107、TH-108、S205、富士黑、TC-21、ODB、ODB-2，ODB与CF-51或TH-106的混合物、B-15、3-二乙氨-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-(N-环乙基-N-甲氨)-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-二乙氨-7-(邻-氯苯胺基)荧烷、3-二乙氨-7-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷、3-二乙氨-6-甲基-7-(邻、对-二苯胺基)荧烷等荧烷化合物；所述显色剂选自对羟基苯甲酸、羟基取代苯酰胺类、双酚A、D-8、4，4’-二羟基二苯砜及其它二苯砜衍生物、PHBB、3，5-二特丁基水杨酸锌及其它水杨酸衍生物。

3.根据权利要求1所述的时间-温度指示试纸，其特征在于：所述保护层由改性PVA或者丁苯胶乳与紫外线防护剂组成，其中，所述改性PVA或所述丁苯胶乳占99％，所述紫外线防护剂占1％。

4.一种时间-温度指示试纸的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步：将无色染料、显色剂混合，其中所述无色染料用量占30％～50％，所述显色剂用量占50％～70％，将上述混合物溶解在丙酮溶液中，配制成浓度范围为2％～30％的溶液；

第二步：将指示色层的定性试纸浸泡在丙酮溶剂中1秒，晾干试纸，指示色染料占试纸重量的1％～60％；

第三步：将晾干的试纸浸泡在保护层的水溶液中1秒，晾干试纸，保护层占试纸重量的1％～30％；

第四步：在合成纸或铜版纸背面涂布不干胶，制成不干胶标签的形式，正面印刷标准色；

第五步：通过丁苯胶乳将按规格切割好的指示色层试纸贴于不干胶标签上，同时将不干胶标签粘贴在被监控食品外包装上。