[发明专利]一种时间-温度指示剂及其制备方法

说明书

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-温度指示剂及其制备方法。 

背景技术

时间-温度指示剂(Time-Temperature Indicator或Time-TemperatureIndicator integrator，简称TTI)是一种通过颜色变化或色带运动显示食品经历的温度和时间积分值来指示食品质量变化的系统。TTI通过时间-温度积累效应引起的颜色变化指示食品经历的温度变化累积历程和剩余货架信息，也可称为风险指示标签，温度-时间指示卡等。TTI的变色起点为TTI开始记录食品质量的颜色，变色终点是TTI随时间-温度的积累颜色不再继续发生变化时的颜色。TTI从开始变色到到达变色终点所需要的时间叫做变色终点时间。 

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-磷脂酶系统TTI可检测肉类冰冻食品的质量变化。该系统含甘油、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，因而该系统比脂肪酶系统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、甲基红等酸碱指示剂显示颜色突变。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系统标签颜色从“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-温度指示剂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-温度指示剂，所述时间-温度指示剂包括背涂层、纸基、打底层、指示层和保护层，所述背涂层设置在所述纸基的一侧，所述打底层、所述指示层和所述保护层依次设置在所述纸基的另一侧，其中：所述背涂层由碳酸钙和丁苯胶乳组成，其中所述碳酸钙占80％-95％，所述丁苯胶乳占5％-20％；所述打底层由高岭土、碳酸钙和聚乙烯醇组成，其中所述高岭土占45％-55％，所述碳酸钙占 35％-45％，所述聚乙烯醇占5％-15％；所述指示层由无色染料、显色剂、敏化剂、润滑剂、胶粘剂、抗老化剂、增感剂和填料组成；所述保护层由丙烯酸树脂与交联固化剂组成，其中所述丙烯酸树脂占80％～95％，所述交联固化剂占5％～20％。 

较佳地，所述背涂层中所述碳酸钙占90％，所述丁苯胶乳占10％。