CN113811190A - 深褐色焦糖色素 - Google Patents
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Abstract
一种使用糖源制备焦糖色素的方法，在制色工艺中进一步加入食品级间隔剂和焦糖色素。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月15日提交的在先未决临时申请序列号61/819,104的权益和优先权，其通过引用明确并入本文。
技术领域
本发明涉及制备焦糖色素的方法，以及具有低色调指数、酸稳定性、啤酒稳定性、氯化钠、氯化钙或氯化钾稳定性和改善的保质期的着色材料。
背景技术
焦糖是添加到食品中的原色成分。按重量计算，它们是世界上消费最广泛的食用色素成分。焦糖色素是深褐色材料，由能够进行焦糖化和美拉德褐变的食品级碳水化合物经过精心控制的热处理而产生。
由于食品种类繁多，色素成分的应用范围很广，因此需要几种不同的焦糖色素。焦糖有四种一般分类。焦糖色素I或I级，也称为普通焦糖或烈性焦糖，是一种焦化糖焦糖，其不使用铵或锍化合物而形成。这也归类为E-150a色素。焦糖色素II(E-150b)，也称为苛性亚硫酸盐焦糖，其用锍化合物但在不存在铵化合物的条件下形成。焦糖色素III(E-150c)，也称为氨或啤酒焦糖，以及烘焙糖果焦糖，其用铵化合物但不用锍化合物而形成。焦糖色素IV(E-150d)，也称为亚硫酸氨焦糖或软饮料焦糖或耐酸焦糖，在焦糖的生产中利用铵和锍化合物两者。
不同类别的焦糖色素，除了成分和制造程序上的差异外，还具有不同的颜色性能。这些性能，称为颜色强度和色调指数，通常与颜色强度和颜色中观察到的黄度相关。液体I级焦糖色素或焦化糖的颜色强度将通常在0.010-0.054范围内(去离子水(ABS)中0.1％重量/体积溶液在610nm处的吸光度)。I级焦糖色素或焦化糖的色调指数(去离子水中的0.1％重量/体积溶液在510nm处的吸光度除以在610nm处的吸光度的对数的10倍)通常大于5并且小于9，但通常大于5.5并且通常小于7。相比之下，液体IV级焦糖色素的颜色强度通常为0.250ABS，大约是其5倍，色调指数是3.5-5，最常见的是3.9-4.5。因此，IV级焦糖色素可以以I级焦糖色素或焦化糖浓度20％的浓度用于产品中，目前还没有办法将IV级焦糖色素的颜色强度和色调指数与不含添加的锍或铵成分的I级焦糖色素、焦化糖或其他碳水化合物的颜色强度和色调指数相匹配。
由于制造方法和起始成分制剂不同，焦糖色素各自产生不同的化合物，尽管它们没有明确定义。用铵化合物形成的焦糖色素趋于具有含氮化合物，而用锍形成的焦糖色素包括含硫化合物。例如，IV级和III级焦糖通常包括少量4-甲基咪唑，也称为4MeI。4-MeI是杂环有机化合物，其可在使用基于铵的工艺制造焦糖色素的工艺中形成。通常优选形成具有尽可能少或不含4-MeI的焦糖产品。美国专利第9,565,866号公开使IV级焦糖中的4-MeI量最小化的方法。在IV级焦糖色素制剂中使用含锍和铵的化合物，允许在诸如软饮料(通常pH为1-2.7)等酸性环境中实现行业领先的稳定性。在III级焦糖制剂中，含铵化合物例如氢氧化铵使这种焦糖颜色在含有高氯化钠、氯化钙或氯化钾和带正电荷的蛋白质的食品环境中非常稳定。III级焦糖色素用于啤酒和酱油应用。另一方面，I级焦糖和焦化糖在制造工艺中不使用含铵或锍的成分。由于制造方法的原因，已知的I级焦糖和焦化糖不能与含高酸液体例如软饮料一起使用而不会产生色素沉淀。已知的I级焦糖也不能用于发酵饮料或具有高氯化钠、氯化钙或氯化钾环境的食品(例如酱油或电解质饮料)而不会在应用中产生色素沉淀。
II级焦糖色素具有负胶体电荷，在酒精饮料和烘焙食品中显示良好稳定性。它们通常用于面包、烈性酒、乳制品饮料和糖果。美国专利申请2017052444描述需要使用锍化合物的低色调II级焦糖色素。由于不稳定性，III级焦糖色素不与软饮料一起使用，但在高氯化钠、氯化钙或氯化钾应用中稳定。IV级焦糖色素适用于软饮料和深褐色烘焙应用例如黑麦面包。在所有级别的焦糖和焦化糖中，在不牺牲成分的关键颜色、稳定性和可用性参数的情况下产生尽可能多的颜色是有益的。颜色生成后的粘度是材料保质期的关键指标。保质期开始时较低的粘度与较长的保质期相关。
每种IV级焦糖色素的制造都依赖于使用含锍和铵的化合物，例如氢氧化铵和亚硫酸钠。典型的IV级焦糖色素是在受控的蒸煮反应中产生的，所用的压力和温度是250-300°F(121.1至148.9℃)。添加更多的铵和锍源可有助于增加颜色反应，但通常导致最终产品或未反应的铵化合物中的亚硫酸盐含量不可接受。IV级反应在酸性条件下会加速，在较高pH的环境下受到抑制。这些条件可通过食品级酸和碱来实现。加速保质期的试验是树脂化试验。在该试验中，将玻璃小瓶用焦糖色素填充并且暴露于100摄氏度，直到倒置后焦糖色素不再流动(失效)。失效前40-45小时的保持相当于2年的可用保质期。
III级焦糖色素使用糖和含铵的成分例如氢氧化铵蒸煮。这类别焦糖的益处是它们在含有高氯化钠、氯化钙或氯化钾和/或带正电荷的蛋白质的食物中具有稳定性；这就是为什么在啤酒和酱油应用中使用III级焦糖色素的原因。III级焦糖色素的色调指数高于IV级焦糖色素，但通常低于I级焦糖色素或焦化糖。随着蒸煮的进展和色素的发展，通常在0-20psi的环境下。III级反应在较为碱性的条件下加速，而较低pH的环境受到抑制。这些条件可通过食品级酸和碱来实现。随着III级焦糖色素的老化，它还会在环境储存条件下继续反应。虽然III级焦糖色素的可用保质期在环境储存条件下通常为1-2年，但对延迟这些影响的改善将对行业有益。
1级焦糖色素通过加热碳水化合物源来产生。不允许使用含有锍或铵的化合物进行该分类。通过使用碱例如氢氧化钠加速显色。通常使用少量的酸以便将淀粉和糖水解成可焦糖化的单糖。这种酸水解必须进行中和，因为在酸性环境中将糖浆加热至焦糖化温度会产生混浊和不溶性颗粒。酸性环境也减缓显色。焦化糖焦糖化也类似但不允许具有碱例如氢氧化钠以加速褐变反应。
I级焦糖色素、II级焦糖色素和焦化糖由于如下方面而在替代IV级和III级焦糖组合物方面受到限制：它们的颜色强度低；它们在啤酒、酸性环境和浓氯化钠、氯化钙或氯化钾食品中的不稳定性；以及它们的高色调指数。与IV级和III级焦糖相比，I级色素和焦化糖在啤酒、氯化钠、氯化钙或氯化钾或酸性饮料环境中不具有稳定性。
发明内容
本发明提供增加所有类别的焦糖色素、焦化糖和熟植物汁碳水化合物的稳定性和显色的方法。
本发明提供深褐色的I级焦糖色素和焦化糖，其具有酸稳定性、盐稳定性(氯化钠、氯化钙或氯化钾稳定性)和啤酒稳定性。焦糖色素具有高颜色强度和低色调指数，使其适用于各种不同的应用。此外，因为焦糖色素是在不使用含氮成分的情况下形成的，所以不产生4-MeI。此外，不会产生其他不需要的化合物，例如糠醇。制造过程中的焦糖色素不易受粘度增加的影响，并且在反应条件下和储存过程中不太可能固化。本发明还提供增加所有四类别的焦糖色素、焦化糖和熟植物汁碳水化合物的稳定性和显色的方法。
本发明提供通过加热糖和间隔剂(spacing agent)的酸性混合物一个有效形成焦糖色素、焦化糖或熟植物汁碳水化合物的时间量来制造具有所有上述特征的I级焦糖色素或焦化糖的方法。间隔剂在反应过程中将褐变糖分子分离，使副产物例如气体等在反应工艺期间逸出。这进而防止形成极大的焦糖化分子；如果形成这些焦糖化分子，则会干扰蒸煮器和焦糖化过程，最终在焦糖达到所需颜色强度之前完全停止反应。
本发明还进一步涉及在间隔剂存在下生产色调指数小于4.5的褐色焦糖色素的方法，其中反应在-20至60psi/245-300°F(118.3至148.9℃)的压力/温度等同物下，和在-0.5至2.5的限定pH范围内发生。添加的含锍或铵成分均未掺入起始材料中以产生这种褐色。
本发明还进一步涉及生产具有小于4.5的色调指数的在间隔剂的存在下对酸性饮料稳定、啤酒稳定和20％重量/重量的氯化钠、氯化钙或氯化钾稳定的褐色I级焦糖色素、焦化糖或煮熟植物汁的方法，其中反应在-20至5psi/245-350°F(118.3至176.7℃)的压力/温度等效条件下，和在通过使用食品级酸的0.5至2的限定pH范围内发生。起始材料中未掺入添加的含锍或铵成分来产生这种褐色。
间隔剂通常是非褐变的食品级成分，其可以是液体或水溶性的。它可在蒸煮开始时使用，在整个蒸煮过程中使用或通过部分蒸煮使用。示例性间隔剂包括多元醇，例如甘油、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、低葡萄糖当量(DE)糖浆和食品级油或脂类，其在反应温度下是稳定的。经焦糖化和美拉德褐变的成分可用作本发明中典型的褐变成分，包括葡萄糖、果糖、高DE玉米糖浆、蔗糖、木糖、植物汁、含有还原糖的糖浆和提取物、这些成分的组合等。通常用于调节pH的酸是盐酸、磷酸、柠檬酸、抗坏血酸等。
本发明还涉及生产焦糖色素的方法，其中将在I级焦糖色素中使用的典型成分与间隔剂在蒸煮I级焦糖色素产品中组合，与先前不使用间隔剂可实现的情况相比，具有更高的颜色强度和更低的粘度。
本发明还涉及生产焦糖色素的方法，其中将在IV级焦糖色素中使用的典型褐变成分与间隔剂在蒸煮IV级焦糖色素产品中组合，与先前不使用间隔剂可实现的情况相比，具有更高的颜色强度、更低的粘度和更长的树脂化时间。
本发明还涉及生产焦糖色素的方法，其中将在III级焦糖色素中使用的典型褐变成分与间隔剂在蒸煮III级焦糖色素产品中组合，与先前不使用间隔剂可实现的情况相比，具有更高的颜色强度、更低的粘度和更高的氯化钠、氯化钙或氯化钾和啤酒稳定性。
本发明还涉及生产焦糖色素的方法，其中将在II级焦糖色素中使用的典型褐变成分与间隔剂在蒸煮II级焦糖色素产品中组合，与先前不使用间隔剂可实现的情况相比，具有更高的颜色强度和更低的粘度。
具体实施方式
本发明在其更广泛的方面涉及一种形成褐色成分或添加剂的方法，包括在非褐变食品级间隔剂的存在下，并且在有效产生高颜色强度褐色色素的温度下在不存在任何添加的反应性锍或铵化合物的条件下将褐变成分源加热一定时间。反应条件通常跨越-20至80psi/245-350°F(116.3至176.7℃)的压力/温度等效条件，并且在-0.5至2.5的限定pH范围内，以产生深褐色低色调的褐色色素。褐色色素的代表性组合物将包括重量百分比为3％至98％的褐变成分；重量浓度为1％至90％的间隔剂，浓度为0.002％至20.0％的酸。间隔剂的重量浓度可达至80％、或70％、或60％、或50％、或40％、或30％、或20％、或10％。对于本文所述的各种I-IV级产品，色素可干燥成粉末，其具有相同的稳定性益处以及与水的去除成正比的每克色素增加。
还公开了一种褐色色素，其包含I级焦糖、焦化糖或煮熟植物汁与间隔剂的组合，其中间隔剂是在220至450°F(104.4至232.2℃)的温度下稳定的非褐变食品级组合物，此外其中焦糖色素、焦化糖或熟植物汁在-20至5psi/245至300°F(118.3至148.9℃)的压力/温度等效条件下和在-0.5至2.5的pH范围内用间隔剂生产，并且此外其中在褐色组合物中在不存在添加的反应性锍或铵化合物下，褐色色素成分在pH达至7的酸性饮料中稳定，在另一个实施方案中，在0.25至2.7的pH范围内，啤酒稳定，和至多30％或10％至20％重量/重量的氯化钠、氯化钙或氯化钾稳定。盐稳定性将涵盖含有与褐色色素成分接触的低至1％氯化钠、氯化钙或氯化钾、或1％至5％、或1％至10％、或10％至15％重量/重量的盐的体系。通常，液体I级焦糖色素的最大颜色强度为0.080，其中固体含量为63％。该工艺允许生产具有至多0.600、或至多0.450、或至多0.350、或至多0.250、或至多0.150、或至多0.100的颜色强度的液体I级焦糖色素，其中固体含量至多80重量％，或在20％至80％的重量范围内。褐色色素的代表性组合物将包括重量百分比为3％至98％的褐变成分；重量浓度为1％至90％的间隔剂，和浓度为0.002％至20.0％的酸。
还公开了一种包含IV级焦糖的褐色色素，其中焦糖色素用间隔剂产生，其中间隔剂是在220至450°F(104.4至232.2℃)的温度下在典型的IV级焦糖颜色反应参数下稳定的非褐变食品级组合物，并且此外其中可产生更高颜色强度、更高保质期稳定性和更高树脂化稳定性的焦糖色素。通常，液体IV级焦糖色素的最大颜色强度是0.280，其中固体含量是53％。该工艺允许生产具有至多1.000、或至多0.800、或至多0.500、或至多0.0400、或至多0.350、或至多0.300的颜色强度的液体IV级焦糖色素，其中固体含量为至多80重量％或在20％至80％的重量范围内。通常，颜色强度为0.250的液体IV级焦糖色素的树脂化时间是40小时。该工艺允许生产具有至多400小时、或至多200小时、或至多100小时、或至多60小时的树脂化时间的液体IV级焦糖色素，颜色强度为0.250。该工艺还允许生产具有至多350小时、至多180小时、至多80小时或至多50小时的树脂化时间的液体IV级焦糖色素，其中颜色强度是0.300。该工艺还允许以至多300小时、或至多130小时、或至多50小时、或至多20小时的树脂化时间生产液体IV级焦糖色素，具有0.400的颜色强度。
还公开了一种包III级焦糖和间隔剂组合的褐色色素，其中间隔剂是在220至450°F(104.4至232.2℃)的温度下稳定的非褐变食品级组合物，此外其中焦糖色素在典型的III级焦糖色素反应参数下用间隔剂产生，并且此外其中可产生更高的颜色强度、储存稳定性和更高的氯化钠、氯化钙或氯化钾和啤酒稳定性的焦糖色素。通常，液体III级焦糖色素的最大颜色强度为0.220，其中固体含量为60％。该工艺允许生产颜色强度至多0.500、或至多0.400、或至多0.350、或至多0.250的液体III级焦糖色素，其中固体含量为至多80重量％或在20％至80％的范围内。
还公开了一种包含II级焦糖和间隔剂的组合的褐色色素，其中间隔剂是在220至450°F(104.4至232.2℃)的温度下稳定的非褐变食品级组合物，此外其中焦糖色素在典型的II级焦糖颜色反应参数下用间隔剂产生，并且此外其中可产生更高颜色强度和更高保质期稳定性的焦糖色素。通常，液体II级焦糖色素的最大颜色强度为0.060，其中固体含量为65％。该工艺允许生产颜色强度至多0.600、或至多0.300、或至多0.200、或至多0.150、或至多0.100的液体II级焦糖色素，其中固体含量为至多80重量％或在20％至80％的范围内。
生产特定褐色色素的方法引入间隔剂组分，所述间隔剂组分在反应条件下不与褐变成分反应以产生褐色色素。间隔剂可选自多种材料，所述多种材料是食品级的，在至多450°F(232.2℃)的反应温度下不会褐变，并且在至多80psi的温和加压条件下不易降解。反应混合物中间隔剂的浓度优选为5-95％、最优选为10-50％。
可接受的间隔剂包括多元醇、植物汁、低聚糖和某些油和脂肪。代表性的多元醇包括：甘油、赤藓糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇(葡萄糖醇)、阿糖醇、木糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、半乳糖醇(卫矛醇)、核糖醇、异麦芽酮糖醇和氢化淀粉水解物，以及这些多元醇的组合。
代表性植物汁包括：浓缩梨汁、浓缩西梅汁、浓缩桃汁和浓缩樱桃汁。这些多元醇来源包含可褐变的碳水化合物和一定量的间隔剂多元醇，例如山梨糖醇。这些果汁中的多元醇通常为果汁固体的5％至90％，或者果汁固体的5％至50％、5％至25％、5％至13％和6％至8％。
代表性的低聚糖是葡萄糖当量[DE]值为15至70的碳水化合物糖浆。在另一个实施方案中，DE为40至60。通常，低聚糖由聚合度大于3并且小于1000的碳水化合物组成。在另一个实施方案中，聚合度大于4并且小于100。在形成焦糖色素通常经历的反应条件下，低聚糖化合物在蒸煮过程中水解成较小的低聚糖，但仍将作为低反应性介质并且可随着水解反应的继续而可被继续引入蒸煮系统。代表性的低聚糖是：18DE麦芽糖糊精、36DE玉米糖浆固体、42DE玉米糖浆固体、43DE玉米糖浆和麦芽糖浆，以及这些低聚糖的组合。
另一种类型的间隔剂是食用级油或脂肪。油优选为精制油和具有高烟点的油。大多数油的烟点为390°F至465°F(198.9至240.5℃)。代表性油脂包括：玉米油、大豆油、红花油、椰子油、棕榈油、低芥酸菜油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、棉籽油、芥末油、中链甘油三酯、杏仁油、杏油、鳄梨油、葡萄籽油、南瓜籽油、西瓜籽油、苦瓜籽油、巴西莓油、黑籽油、婆罗洲脂坚果油、黑芝麻油、脂肪酸、松子油、小麦胚芽油、米糠油、腰果油、榛子油、核桃油、紫苏油、南瓜籽油、奇亚籽油、意大利油、芒果仁油、乳木果油和磷脂，以及这些油和脂肪的组合。动物来源的脂肪和油包括牛脂、乳脂、鱼油和猪油，以及这些脂肪和油的组合。
当与不含间隔剂的反应体系相比时，引入反应混合物中的间隔剂允许焦糖化反应持续更长的时间，从而促进更深颜色的形成。结果，由于间隔剂的存在并且由于糖分子聚合的受控速率，反应混合物的粘度趋于降低。间隔剂还允许反应蒸气和挥发性副产物更容易逸出，其允许在反应过程中均匀分布反应物。
用于制备褐色色素成分的反应体系由加热容器(蒸煮器)组成，通常带有加热夹套或注入蒸汽的盘管。容器由非反应性材料例如不锈钢制成，或是带有混合装置的搪玻璃容器。混合装置通常是叶轮并且通常具有多个倾斜叶片涡轮以使轴向混合最大化。根据热源的位置，也可使用扁平涡轮机以使径向混合最大化。容器具有在蒸煮之前、期间和之后添加和移除产品和成分的容量；并且具有在蒸煮之前、期间和之后通过通风孔和泵增加或消除压力的能力。
本发明的实施例
以下实施例更详细地描述该方法和褐色色素组合物。
以下实施例是不含间隔剂的褐色色素制剂。还提供最终颜色反应产物的反应条件和性质。
向上述反应体系中，使用50磅(22.7kg)高果糖玉米糖浆和10克盐酸制备对比制剂。
一旦糖浆达到300°F(148.9℃)，则将上述反应物在0psi下在上述蒸煮器中加热至300°F(148.9℃)持续五小时，并且然后通过在10分钟内向反应加入5磅(2.3kg)水进行冷却。
据认为所得产品不具可用的褐色色素。反应产物在水中混浊并且具有颗粒，所述颗粒在24小时环境温度储存条件下沉降到底部。0.1w/v溶液在610nm处的吸光度为0.465，但其中700nm处的吸光度值为0.441。这些数据表明其为几乎没有显色的混浊溶液。黑色颗粒看起来悬浮在溶液中。这些性能对于为食品或饮料产品提供均质的褐色色素是不可接受的。
第二对比例是在不使用间隔剂或酸的情况下制备的。向上面的蒸煮器中装入50磅(22.7kg)高果糖玉米糖浆，将其在0psi下加热至300°F(148.9℃)，其中当糖浆达到300°F(148.9℃)时，蒸煮时间为5小时。反应产物的冷却涉及经10分钟向蒸煮器中并入7磅(3.2kg)水。该比较运行的结果提供0.017的反应产物颜色强度(穿过1cm比色皿的去离子水中0.1％重量/体积溶液的吸光度)和5.2的色调指数(ABS 510nm/ABS 610nm的对数的10倍)。粘度为2500cP。该反应产物的色素太低，不能用作食品或饮料应用的褐色色素。
在第三对比例中，在不使用酸或间隔剂的情况下，将50磅(22.7kg)高果糖玉米糖浆与0.5磅(0.23kg)氢氧化钠组合并且在糖浆达到300°F时在0psi下加热至300°F(148.9℃)持续7小时。冷却涉及向反应混合物中并入10磅(4.5kg)水。该比较运行的结果是反应产物的颜色强度为0.057，其中色调指数为5.9(ABS 510nm/ABS 610nm的对数的10倍)。反应产物在5-30％重量/重量氯化钠溶液中不稳定。它在低于pH为3的酸性介质中也不稳定，产生混浊和沉淀。色素在啤酒中也不稳定。产品粘度在20℃时为5000cP。这是典型的I级焦糖蒸煮的例子，可用于诸如面包店和糖果店等应用。
在第四对比例中，为不使用间隔剂情况下的典型IV级色素试验，将37磅(16.8kg)的80DE葡萄糖浆加热至265°F(129.4℃)和50psi。然后在2小时内注入13磅(5.9kg)的70％亚硫酸氢铵，并且将反应物在50psi下加热至265°F(129.4℃)持续2小时。2小时后，用冷却盘管中的冷水经4分钟将混合物冷却至低于180°F(82.3℃)。该对比试验的结果是反应产物的颜色强度为0.223，其中色调指数为4.0(ABS 510nm/ABS 610nm的对数的10倍)和25小时的树脂化时间。
在第五对比例中，为不使用间隔剂情况下的典型III级色素试验，将50磅(22.7kg)的80DE葡萄糖浆与10磅(4.5kg)的28％氢氧化铵组合并且在30psi下加热至280°F(132.8℃)持续2小时。冷却涉及使冷水流过容器中的热交换盘管。该对比试验的结果是反应产物的颜色强度为0.194，其中在20℃下的粘度为7000cP。该产品在5-30％重量/重量的氯化钠、氯化钙或氯化钾溶液或啤酒中不稳定。
在不使用间隔剂的第六对比例中，将50磅(22.7kg)的79DE葡萄糖浆与4磅(1.8kg)的氢氧化钠和2磅(0.91kg)的焦亚硫酸钠粉末组合，并且一旦糖浆达到300°F(148.9℃)则在0psi下加热至300°F(148.9℃)持续3小时。冷却涉及向反应混合物中并入10磅(4.5kg)的水。该比较试验的结果是反应产物的颜色强度为0.040，其中色调指数为5.5。产品粘度在20℃下为2000cP。这是不使用间隔剂的II级焦糖蒸煮的实例。
以下实施例是含有间隔剂的褐色色素制剂。还提供最终的焦糖颜色反应产物的反应条件和性质。
在本发明实施例1中，将10磅(4.5kg)的70％山梨糖醇与50磅(22.7kg)葡萄糖浆和10g盐酸组合。一旦反应物在5psi压力下达到300°F(148.9℃)，则将混合物加热至300°F(148.9℃)持续5小时。通过将5磅(2.3kg)水加入到蒸煮器中来冷却反应内容物。反应产物的颜色强度为0.053，其中色调指数为4.01。在20℃下的粘度为2000cP。与对比例1和2相比，色调、粘度更低和颜色强度更高。
在本发明实施例2中，将10磅(4.5kg)的70％山梨糖醇与50磅(22.7kg)葡萄糖浆和10g盐酸组合。一旦反应物在5psi压力下达到300°F(148.9℃)，则将混合物加热至300°F(148.9℃)持续8小时。通过将10磅(4.5kg)水加入到蒸煮器中来冷却反应内容物。反应产物的颜色强度为0.101，其中色调指数为4.1。在20℃下的粘度为4300cP，与对比例1和2相比，色调更低和颜色强度更高。
在本发明实施例3中，将10磅(4.5kg)的70％山梨糖醇与50磅(22.7kg)葡萄糖浆和10g盐酸组合。一旦反应物达到300°F(148.9℃)和0psi压力，则将混合物加热至300°F(148.9℃)持续7小时。通过将10磅(4.5kg)水加入到蒸煮器中来冷却反应内容物。反应产物的颜色强度为0.080，其中色调指数为4.1。在20℃下的粘度为2100cP。在pH为0.1的0.1M酸溶液中没有反应产物沉淀，在20％重量/重量氯化钠水溶液中没有沉淀并且在比尔森啤酒中没有沉淀。
在本发明实施例4中，将典型的焦化糖与间隔剂和酸组合，即将2磅(0.91kg)葵花籽油与50磅(22.7kg)葡萄糖晶体和10g盐酸组合。在大气压条件下，一旦反应物达到300°F(148.9℃)，则将混合物加热至300°F(148.9℃)持续5小时。通过将5磅(2.3kg)水加入到蒸煮器中来冷却反应内容物。从反应产物中滗析油部分。测量水溶性褐色色素的颜色强度和色调指数。这些结果提供0.061的颜色强度和3.6的色调指数(ABS 510nm/ABS 610nm的对数的10倍)。在20℃下的粘度为2800cP。
在本发明实施例5中，将典型的I级焦化糖与间隔剂和酸组合，即将10磅(4.5kg)的42D玉米糖浆与50磅(22.7kg)高果糖玉米糖浆和100g磷酸组合。在大气压条件下将混合物加热至300°F(148.9℃)。一旦达到300°F(148.9℃)的反应温度，则在180分钟内将另外700g磷酸注入蒸煮器。一旦反应物达到300°F(148.9℃)，则将混合物蒸煮7小时。通过将7磅(3.2kg)水加入到蒸煮器中来冷却反应内容物。反应产物的颜色强度为0.090，其中色调指数为4.5log(ABS 510nm/ABS 610nm)。反应产物在pH 0.5的水溶液中以及在啤酒中和在20％重量/重量氯化钠溶液中是稳定的。无法检测到糠醇和4-MeI。在20℃下的粘度为3000cP。
在本发明实施例6中，将典型的IV级焦化糖与间隔剂组合，即将35磅(15.9kg)的80DE葡萄糖浆与2磅(0.91kg)的90％甘油混合并且加热至265°F(129.4℃)和50psi。然后在2小时内注入13磅(5.9kg)的70％亚硫酸氢铵，然后将反应物在50psi下加热至265°F(189.4℃)持续另外2小时。然后，通过经4分钟用冷却盘管中的冷水将混合物冷却至低于180°F(82.2℃)。本发明试验的结果是反应产物的颜色强度为0.224，其中色调指数为4.0log(ABS510nm/ABS610nm)，树脂化时间为42小时。
在本发明实施例7中，将典型的III级焦化糖与间隔剂组合，即将45磅的80DE葡萄糖浆与5磅(2.27kg)的70％山梨糖醇和10磅(4.5kg)的28％氢氧化铵组合，并且一旦反应物达到280°F(132.8℃)，则在30psi下加热至280°F(137.8℃)持续2小时。冷却涉及使冷水流过容器中的热交换盘管。本发明试验的结果是反应产物的颜色强度为0.194，其中在20℃下的粘度为2000cP。该产品在5-30％重量/重量的氯化钠、氯化钙或氯化钾溶液和啤酒中是稳定的。
在本发明实施例8中，将40磅高果糖玉米糖浆与0.5磅(0.23kg)氢氧化钠和10磅(4.5kg)甘油组合，并且一旦糖浆达到300°F(148.9℃)，则在0psi下加热至300°F(148.9℃)持续7小时。冷却涉及将10磅(4.5kg)水并入反应混合物中。该比较试验的结果是反应产物的颜色强度为0.057，其中色调指数为5.9(ABS 510nm/ABS 610nm的对数的10倍)。反应产物在15-30％重量/重量氯化钠溶液中不稳定。它在低于pH 2.5的酸性介质中也不稳定，产生混浊和沉淀。色素在啤酒中不稳定。产品粘度在20℃下为2000cP。该粘度低于实施例。这是使用间隔剂的I级焦糖蒸煮的实例。
在本发明实施例9中，将40磅(18.2kg)的79DE葡萄糖浆与4磅(1.8kg)氢氧化钠、2磅(0.91kg)焦亚硫酸钠粉末和10磅(4.5kg)甘油组合，并且一旦糖浆达到300°F(148.9℃)，则在0psi下加热至300°F(148.9℃)持续3小时。冷却涉及将10磅(4.5kg)水并入反应混合物中。该比较试验的结果是反应产物的颜色强度为0.040，其中色调指数为5.5。产品粘度在20℃下为1000cP。这是使用间隔剂的II级焦糖蒸煮的实例。
在本发明实施例10中，不使用酸但使用间隔剂，将40磅(18.2kg)高果糖玉米糖浆与0.5磅(0.23kg)氢氧化钠和20磅(9.1kg)葵花籽油组合，并且一旦糖浆达到300°F(148.9℃)，则在0psi下加热至300°F(148.9℃)持续5小时。冷却涉及将10磅(4.5kg)水并入反应混合物中。从反应产物中滗析油部分。测量水溶性褐色色素的颜色强度、粘度和色调指数。该比较试验的结果是反应产物的颜色强度为0.057，其中色调指数为5.8(ABS 510nm/ABS610nm的对数的10倍)。产品粘度在20℃下为3000cP。这是使用间隔剂的I级焦糖蒸煮的实例。在I-IV级程序中任一者的情况下在制备焦糖色素时使用间隔剂允许生产具有较高颜色强度的产品，其中色调指数较低。
虽然本发明已经通过对各种实施方案的描述进行说明，并且虽然已经对这些实施方案进行一些详细描述，但它们并不旨在将所附权利要求的范围进行限制或以任何方式限制到这样的细节。本领域技术人员将容易地明白另外的优点和修改。本发明的各种特征可根据使用者的需要和偏好单独使用或以任何组合使用。这是本发明的描述，以及目前已知的实施本发明的方法。然而，本发明本身应仅由所附权利要求书限定。
Claims (42)
1.一种形成焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物的方法，所述方法包括：
在非褐变间隔剂的存在下，在有效产生高颜色强度褐色色素的温度下加热褐变成分源，其中在不存在任何添加的反应性锍化合物或铵化合物的条件下进行加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在245°F(118.3℃)至300°F(148.9℃)的温度下进行所述加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在-20psi至80psi的压力进行所述加热。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在-0.5至2.5的pH进行所述加热。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成颜色强度至多0.600的I级焦糖。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成褐色色素，其在pH至多7的饮料中是稳定的。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成褐色色素，其在盐浓度至多20重量％的咸的食品中是稳定的。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成褐色色素，其在啤酒和白酒应用中是稳定的。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物具有色调指数小于4.5的褐色焦糖色。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成I级焦糖。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成熟植物汁。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成焦化糖。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔剂选自多元醇、植物汁、寡糖、油、脂肪及其组合。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔剂包含选自如下的多元醇：甘油、赤藓糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇(葡萄糖醇)、阿糖醇、木糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、半乳糖醇(卫矛醇)、核糖醇、异麦芽酮糖醇、氢化淀粉水解物及其组合。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔剂包含选自浓缩汁的植物汁，所述浓缩汁选自浓缩梨汁、浓缩西梅汁、浓缩桃汁、浓缩樱桃汁及其组合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔剂包含寡糖，所述寡糖的葡萄糖当量值为15至70，包括15和70。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔剂包含油或脂肪，所述油或脂肪选自牛脂、乳脂、鱼油、猪油、玉米油、大豆油、红花油、椰子油、棕榈油、低芥酸菜油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、棉籽油、芥末油、中链甘油三酯、杏仁油、杏油、鳄梨油、葡萄籽油、南瓜籽油、西瓜籽油、苦瓜籽油、巴西莓油、黑籽油、婆罗洲脂坚果油、黑芝麻油、脂肪酸、松子油、小麦胚芽油、米糠油、槚如树果油、榛子油、核桃油、紫苏油、南瓜籽油、奇亚籽油、马府油、芒果仁油、乳木果油、磷脂及其组合。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述褐变成分源选自葡萄糖、果糖、高DE玉米糖浆、蔗糖、木糖、植物汁、含有还原糖的糖浆和提取物及其组合。
19.一种形成焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物的方法，所述方法包括：在非褐变间隔剂的存在下，在有效产生高颜色强度褐色的温度下，加热褐变成分源。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成II级焦糖。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成颜色强度至多1.000的II级焦糖。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成III级焦糖。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成颜色强度至多1.000的III级焦糖。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成IV级焦糖。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成颜色强度至多1.000的IV级焦糖。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成IV级焦糖，其中树脂化时间至多600小时。
27.根据权利要求18所述的方法，其中所述间隔剂选自多元醇、植物汁、寡糖、油、脂肪及其组合。
28.根据权利要求18所述的方法，其中所述间隔剂包含选自如下的多元醇：甘油、赤藓糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇(葡萄糖醇)、阿糖醇、木糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、半乳糖醇(卫矛醇)、核糖醇、异麦芽酮糖醇、氢化淀粉水解物及其组合。
29.根据权利要求18所述的方法，其中所述间隔剂包含选自浓缩汁的植物汁，所述浓缩汁选自浓缩梨汁、浓缩西梅汁、浓缩桃汁、浓缩樱桃汁及其组合。
30.根据权利要求18所述的方法，其中所述间隔剂包含寡糖，所述寡糖的葡萄糖当量值为15至70，包括15和70。
31.根据权利要求18所述的方法，其中所述间隔剂包含油或脂肪，所述油或脂肪选自牛脂、乳脂、鱼油、猪油、玉米油、大豆油、红花油、椰子油、棕榈油、低芥酸菜油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、棉籽油、芥末油、中链甘油三酯、杏仁油、杏油、鳄梨油、葡萄籽油、南瓜籽油、西瓜籽油、苦瓜籽油、巴西莓油、黑籽油、婆罗洲脂坚果油、黑芝麻油、脂肪酸、松子油、小麦胚芽油、米糠油、槚如树果油、榛子油、核桃油、紫苏油、南瓜籽油、奇亚籽油、马府油、芒果仁油、乳木果油、磷脂及其组合。
32.根据权利要求19所述的方法，其中所述褐变成分源选自葡萄糖、果糖、高DE玉米糖浆、蔗糖、木糖、植物汁、含有还原糖的糖浆和提取物及其组合。
33.一种焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物，所述组合物包含：
重量百分比为3％至98％、包括3％和98％的褐变成分源；
重量浓度为1％至90％、包括1％和90％的间隔剂；和
重量浓度为0.002％至20.0％、包括0.002％和20.0％的酸，
其中所述组合物不包含反应性锍化合物或铵化合物。
34.根据权利要求31所述的组合物，其中所述间隔剂选自多元醇、植物汁、低聚糖、油和脂肪。
35.根据权利要求31所述的组合物，其中所述间隔剂包含选自如下的多元醇：甘油、赤藓糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇(葡萄糖醇)、阿糖醇、木糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、半乳糖醇(卫矛醇)、核糖醇、异麦芽酮糖醇、氢化淀粉水解物及其组合。
36.根据权利要求31所述的组合物，其中所述间隔剂包含选自浓缩汁的植物汁，所述浓缩汁选自浓缩梨汁、浓缩西梅汁、浓缩桃汁、浓缩樱桃汁及其组合。
37.根据权利要求31所述的组合物，其中所述间隔剂包含寡糖，所述寡糖的葡萄糖当量值为15至70，包括15和70。
38.根据权利要求31所述的组合物，其中所述间隔剂包含油或脂肪，所述油或脂肪选自牛脂、乳脂、鱼油、猪油、玉米油、大豆油、红花油、椰子油、棕榈油、低芥酸菜油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、棉籽油、芥末油、中链甘油三酯、杏仁油、杏油、鳄梨油、葡萄籽油、南瓜籽油、西瓜籽油、苦瓜籽油、巴西莓油、黑籽油、婆罗洲脂坚果油、黑芝麻油、脂肪酸、松子油、小麦胚芽油、米糠油、槚如树果油、榛子油、核桃油、紫苏油、南瓜籽油、奇亚籽油、马府油、芒果仁油、乳木果油、磷脂及其组合。
39.根据权利要求31所述的组合物，其中所述组合物具有色调指数小于4.5的褐色焦糖色。
40.根据权利要求31所述的组合物，其中所述组合物在啤酒中稳定，在20％重量/重量的氯化钠、氯化钙或氯化钾中稳定。
41.根据权利要求31所述的组合物，其中所述焦糖、焦化糖或熟植物汁组合物形成褐色色素，其在pH至多7的饮料中是稳定的。
42.根据权利要求31所述的组合物，其中所述褐变成分源选自葡萄糖、果糖、高DE玉米糖浆、蔗糖、木糖、植物汁、含有还原糖的糖浆和提取物及其组合。
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