JP2017518057A - カラメル中の低分子量化学種を低下させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種が低下されているカラメルを形成する方法を提供する。この方法によって製造される低４−ＭｅＩカラメルは、当該技術分野で公知のものと比較して改善された安定性および味覚を有する。本発明はまた、開示される方法によって製造されるカラメル、および食品および飲料におけるこのようなカラメルの使用にまで及ぶ。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体を参照により本明細書に援用する、２０１４年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／０１３，８９６号、および２０１４年６月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／０１９，６８８号の優先権を主張する。

技術分野
本発明は、カラメル着色料中の低分子量化学種の量を低下させる方法、ならびにこのような方法から得られるカラメルに関する。開示される方法は、単独または組み合わせで使用され得る。本発明はまた、飲料の調製においてカラメルを使用する方法、ならびにカラメルを含有する飲料にまで及ぶ。

カラメル着色料は、食品および飲料中で広範に使用される着色剤である。色が淡黄色から暗褐色に及ぶカラメル着色料は、食品等級栄養炭水化物甘味料（例えば、砂糖、コーンシロップ、およびデンプン水解物などのグルコースおよびフルクトースおよび／またはそれらのポリマー）から、これらの材料を制御加熱して、所望の不飽和度、重合、および色を生じさせることで、商業的に調製される。

国際技術カラメル協会（ＩＴＣＡ）によって提案される同一性スキームは、それらの製造方法、組成、機能的性質、および用途に基づいて、カラメル着色料を４つの基本「クラス」に準拠して分類する。それらの色の強さに基づいて、１０種の特定「タイプ」もまた同定される。

反応物質としてアンモニアが利用されるカラメル着色料中では、４−メチル−イミダゾール（４−ＭｅＩ）が生じる。しかし通常、可能な限り少量の４−ＭｅＩが生成されることが好ましい。

米国特許出願公開第２０１０／０００３３８３号（Ｐａｒｋｅｒら）は、５未満の初期ｐＨで、炭水化物をアンモニウム亜硫酸水素塩および水と反応させることで、低４−ＭｅＩカラメルを製造する方法を記載する。炭水化物、アンモニウム亜硫酸水素塩、酸、および水の反応物質混合物は、次に、カラメル反応が開始するのに十分な温度と時間にわたり、閉鎖型容器内で加熱される。次に反応速度は、引き続いて制御された様式で塩基を添加して所望の低いｐＨを保つことで、調節される。しかし、この方法によって生産されるカラメルは異常なゲル化特性を有し、このようなカラメルを商業用途に不適にする。

米国特許第４，４１６，７００号は、カラメル着色料および水の混合物を半透膜を通して限外濾過することで調製される、カラメル着色料濃縮物を記載し、その中では、低分子量物質の除去増大などの望ましい加工および製品属性が得られるように、全てのまたは特定の限外濾過工程段階において、カラメル着色料／水混合物のｐＨおよび／またはイオン強度が制御される。

米国特許第５，１１４，４９２号は、飲料または食品で使用される許容される風味を有する着色体を製造するための、限外濾過を使用するカラメル化炭水化物溶液からの着色固形分の分離に関し、より具体的には、非着色画分の再循環と共に、これらの固形分を着色および非着色画分に分離する連続工程に関する。具体的には、’４９２号特許は、少なくとも約１０，０００ダルトン以上の分画分子量（ＭＷＣＯ）を開示する。

安定している、すなわち、ゲル化しない低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを生産する新規方法に対する必要性が、なおもある。より一般的に、カラメル中の低分子量化学種を低下させる新規方法に対する必要性もまた、依然としてある。

発明の概要
本発明は、カラメル着色料中の低分子量化学種（例えば、４−ＭｅＩ）の量を低下させる方法、ならびにこのような方法によって製造されるカラメル、およびこのようなカラメルのソーダ水などの食品および飲料中における使用に関する。方法としては、合成法および濾過法が挙げられ、それらは単独または組み合わせで使用されてもよい。有利なことに、合成法は、当該技術分野で公知の低ＭｅＩカラメルと比較して改善された安定性および味覚を有する、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造する。有利なことに、濾過法は、当該技術分野で公知の方法よりも少ない水を使用する。

一般に、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を溶液中で開始するステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｖ）カラメル化反応を継続させ、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを生産するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成する方法を提供する。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、溶液を少なくとも約８０℃、またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃の温度に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を溶液に添加して、溶液を少なくとも約８０℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜約１００℃に加熱することで開始され、溶液は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分の添加に先だって閉鎖される、反応容器内に含有される。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、（ｉｉｉ）で連続的に添加される。

第１の態様では、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉｉ）第２の反応混合物を適切な温度に加熱するステップと；（ｉｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加して、第３の反応混合物を提供するステップと；（ｖ）ステップ（ｉｖ）の温度を保ち、または第３の反応混合物をステップ（ｉｖ）の温度よりも高い温度に加熱して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造する方法である。いくつかの実施形態では、加工はバッチプロセスである。

例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、亜硫酸アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｕｌｆｉｔｅ）の第２の部分以下である。

例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１〜約５０％、より具体的には、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１０、約２０、約３０、約４０または約５０％である。

例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、（ｉｉｉ）で少なくとも約８０℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜１１０℃に加熱される。

例示的な実施形態では、第３の反応混合物は、（ｖ）で少なくとも約８０℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃に保たれる。

例示的な実施形態では、第３の反応混合物は、（ｖ）で少なくとも約１００℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜１１０℃、またはなおもより具体的には、１１０℃〜１３０℃に加熱される。例示的な実施形態では、第３の反応物は、（ｖ）で約１１５℃〜約１２５℃、または約１２５℃に加熱される。例示的な実施形態では、第３の反応混合物は、（ｖ）で約１１０℃〜約１３０℃、または約１３０℃に加熱される。

例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分は、（ｉｖ）で連続的に添加される。

例示的な実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、またはより具体的には、約１．５〜約１．８に保たれる。

例示的な実施形態では、本発明の方法によって製造される低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、約１５ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。特定の実施形態では、本発明の方法によって製造される低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、０．９ｐｐｍ未満、または約０．８ｐｐｍ未満、または約０．７ｐｐｍ未満、または約０．６ｐｐｍ未満、または約０．５ｐｐｍ未満、または約０．４ｐｐｍ未満、または約０．３ｐｐｍ未満、または約０．２ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、本発明の方法によって製造されるクラスＩＶカラメルは、４−ＭｅＩが皆無のカラメルである。

例示的な実施形態では、低４ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、少なくとも約６ヶ月間、少なくとも約１０ヶ月間、少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間以上安定している。炭水化物は、任意の適切な炭水化物であってもよい。一実施形態では、炭水化物は、グルコースまたはグルコースシロップである。別の実施形態では、炭水化物は、スクロースなどのフルクトース含有炭水化物である。

例示的な実施形態では、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、スクロースなどのフルクトース含有炭水化物に由来して、少なくとも約６ヶ月間、またはより具体的には、少なくとも約１０ヶ月間安定している。

方法は、１つまたは複数の追加的なステップを含んでもよい。例えば、低４−ＭｅＩカラメルは、さらに加工されて、低４−ＭｅＩカラメル中の４−ＭｅＩの量がさらに低下され、および／または所望の色の強さが得られてもよい。例示的な実施形態では、方法は、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを濾過、濃縮またはそれらの組み合わせによるさらなる加工の対象とするステップをさらに含む。

第２の態様では、本発明は、（ｉ）クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルから選択されるカラメルを含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）溶液を透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、カラメル溶液の低分子量成分を低下させる方法である。

例示的な実施形態では、方法は、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルが生成するまで、反復される。

例示的な実施形態では、方法は、約３〜約１０時間、またはより具体的には、約６時間反復される。

例示的な実施形態では、方法は、先行技術と比較して、水使用量の少なくとも５倍の低下を可能にする。例示的な実施形態では、方法は、水使用量の少なくとも１０倍の低下を可能にする。

例示的な実施形態では、方法は、約１５ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを製造する。特定の実施形態では、方法は、０．９ｐｐｍ未満、または約０．８ｐｐｍ未満、または約０．７ｐｐｍ未満、または約０．６ｐｐｍ未満、または約０．５ｐｐｍ未満、または約０．４ｐｐｍ未満、または約０．３ｐｐｍ未満、または約０．２ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを製造する。例示的な実施形態では、方法は、検出可能な４−ＭｅＩを有しない、濃精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを製造する。

方法の対象となるクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルは、未濃縮カラメル、二倍濃縮カラメルまたは低４−ＭｅＩカラメルであってもよい。特定の実施形態では、方法の対象となるカラメルは、本明細書に記載される方法によって合成される低４−ＭｅＩカラメルである。

例示的な実施形態では、カラメル化溶液は、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルとプロセス水とを約１：１の容量希釈で含む。

例示的な実施形態では、透析濾過は、約６０°Ｆ〜約９５°Ｆの温度で実施される。特定の実施形態では、透析濾過は、約８０°Ｆの温度で実施される。例示的な実施形態では、透析濾過は、約８００、またはより具体的には、約７００、またはなおもより具体的には、約６００の分画分子量（ＭＷＣＯ）を含む。

例示的な実施形態では、透析濾過中のカラメル溶液のｐＨは、約７．５を超え、より具体的には、約７．８を超え、温度は、約６０℃〜約９５°Ｆ、またはより具体的には、約８０°Ｆである。

例示的な実施形態では、透析濾過は、透過濃縮流が約１ブリックスになるまで定圧様式で実施され、その後、一定流量様式で実施される。

第３の態様では、本発明は、本明細書で開示される方法を単独または組み合わせのどちらかで使用して得られる、低４−ＭｅＩカラメルである。

例示的な実施形態では、本発明は、約１５ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のＭｅＩを含む、本明細書で開示される合成法を使用して得られる低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルである。例示的な実施形態では、カラメルは、開示される合成法の使用によって得られ、約０．９ｐｐｍ、０．８ｐｐｍ、０．７ｐｐｍ、０．６ｐｐｍ、０．５ｐｐｍ、０．４ｐｐｍ、０．３ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、または０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、カラメルは、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間、または少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間安定している。例示的な実施形態では、カラメルは、フルクトース含有炭水化物に由来して、少なくとも約６ヶ月間、または好ましくは少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する。

例示的な実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される濾過法と組み合わされた、本明細書で開示される合成法を使用して得られる、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルである。特定の実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される合成法および濾過法の組み合わせ使用によって得られ、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩ、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される合成法および濾過法の組み合わせ使用によって得られ、約０．９ｐｐｍ、０．８ｐｐｍ、０．７ｐｐｍ、０．６ｐｐｍ、０．５ｐｐｍ、０．４ｐｐｍ、０．３ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、または０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、カラメルは、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間、または少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間安定している。例示的な実施形態では、カラメルは、フルクトース含有炭水化物に由来して、少なくとも約６ヶ月間、または好ましくは少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する。

例示的な実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される濾過法を使用して得られる低４−ＭｅＩ濃縮精製クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルである。特定の実施形態では、カラメルは、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩ、１０ｐｐｍ未満、または５ｐｐｍ未満、または１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される濾過法の使用によって得られ、約０．９ｐｐｍ、０．８ｐｐｍ、０．７ｐｐｍ、０．６ｐｐｍ、０．５ｐｐｍ、０．４ｐｐｍ、０．３ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、または０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、カラメルは、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間、または少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間安定している。

例示的な実施形態では、本発明は、グルコースまたはグルコースシロップから製造され、本明細書で開示される方法を使用して得られ、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約１２ヶ月間、より具体的には、約１８ヶ月間以上安定している、クラスＩＶカラメルである。

例示的な実施形態では、本発明は、フルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース）から製造され、本明細書で開示される方法を使用して得られ、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、より具体的には、約１０ヶ月間安定している、クラスＩＶカラメルである。

第４の態様では、本発明は、本明細書で開示される方法によって得られる低４−ＭｅＩカラメルを食品または飲料マトリックスに添加するステップを含む、低４−ＭｅＩ食品または飲料を製造する方法である。例示的な実施形態では、飲料は清涼飲料である。

例示的な実施形態では、本発明は、本明細書で開示される低４ＭｅＩカラメルを含む、食品または飲料である。一実施形態では、食品または飲料は、約１５ｐｐｍ未満のＭｅＩ、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、食品または飲料は、約０．９ｐｐｍ、０．８ｐｐｍ、０．７ｐｐｍ、０．６ｐｐｍ、０．５ｐｐｍ、０．４ｐｐｍ、０．３ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、または０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。特定の実施形態では、飲料は、例えば、コーラなどの清涼飲料である。

詳細な説明
本発明は、低４メチル−イミダゾールカラメル、ならびに同物質を製造および使用する方法を提供する。本発明はまた、その他の低分子量化学種の量が低下しているカラメル、ならびにこのようなカラメルを食品および飲料の製造で使用する方法、そして製造される食品および飲料にまで及ぶ。

カラメル着色料（またはカラメル）は、様々な色調および強度の褐色を食品および飲料に与えるために使用される、食品着色剤である。カラメル着色料は、通常、炭水化物を単独で、または、酸、アルカリ、および／または塩の存在下のどちらかで、加熱することで製造される。それは、最も古く最も広範に使用される食品着色料の１つで使用され、捏ね生地、ビール、黒パン、丸パン、チョコレート、クッキー、咳止めドロップ、ブランデーやラムやウイスキーなどの暗色蒸留酒、チョコレート風味小麦粉ベース菓子、コーティング、カスタード、デコレーション、フィリングおよびトッピング、ポテトチップ、デザートミックス、ドーナツ、魚類および甲殻類スプレッド、冷菓、果実砂糖漬け、グルコース錠剤、グレイビーブラウニング、アイスクリーム、ピクルス、ソース（例えば、醤油）およびドレッシング、ソーダ（特にコーラ）、砂糖菓子、食酢、およびワインをはじめとする、ほとんど全ての種類の工業的に製造される食品に見られる。

カラメル着色料は、それらの組成および特性に差がある。それらの製造で使用される反応物質に基づく、４つの認められているクラス（Ｉ〜ＩＶ）がある。カラメルＩ（プレーンカラメル、苛性カラメル、酒精カラメルとしてもまた知られている）は、一般にウイスキーおよびその他の度数の高いアルコールで使用される。カラメルＩＩ（苛性亜硫酸塩カラメルとしてもまた知られている）は、一般にコニャック、シェリー、およびある種の食酢で使用される。カラメルＩＩＩ（アンモニアカラメル、パンカラメル、菓子カラメル、ビールカラメルとしてもまた知られている）は、一般にビール、ソース、および菓子で使用される。カラメルＩＶ（亜硫酸アンモニア、清涼飲料カラメル、または耐酸カラメルとしてもまた知られている）は、一般に、清涼飲料（ソーダ）（例えば、コーラ）および黒ビールなどの酸環境中で使用される。様々なカラメル着色料の内、クラスＩＶカラメル着色料が最も広範に製造され、液体または粉末として市販される。

カラメルＩＩＩおよびカラメルＩＶは、どちらもアンモニウム化合物の存在下で調製されて、４−メチルイミダゾール（４−ＭｅＩ、４−ＭＩとしてもまた知られている）およびその他の低分子量化学種の形成がもたらされる。４−ＭｅＩをはじめとする低分子量化学種の形成を限定することが、所望されることもある。通常、低分子量種には、８００未満の分子量（ダルトン）を有するものが含まれる。

本発明は、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の形成が限定されたクラスＩＶカラメルを製造する方法（すなわち、合成法）を提供する。本発明は、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを濾過して、その中の４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の量を低下させる方法もまた提供する。クラスＩＶカラメルに対して、これらの方法が、単独または組み合わせで使用されてもよい。組み合わせで使用される場合、濾過法は、低分子量化学種の量をさらに低下させるために使用される。

一実施形態では、本発明の方法は、「従来型」クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメル、すなわち、４−ＭｅＩおよび／またはその他の低分子量化学種の形成に関する留意なしに製造されたカラメルと比較して、低分子種（例えば、４−ＭｅＩ）の量が低下されている、クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルを提供する。通常、「従来型」クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルは、１００ｐｐｍを超える４−ＭｅＩ濃度を有する。「低４−ＭｅＩカラメル」は、通常、１００ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩ濃度を有すると見なされる。特定の実施形態では、本発明の方法は、約５０ｐｐｍ未満、または２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩの４−ＭｅＩ濃度を有するカラメルを提供する。特定の実施形態では、本発明の方法は、約０．９ｐｐｍ未満、約０．８ｐｐｍ未満、約０．７ｐｐｍ未満、約０．６ｐｐｍ未満、約０．５ｐｐｍ未満、約０．４ｐｐｍ未満、約０．３ｐｐｍ未満、約０．２ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩの４−ＭｅＩ濃度を有するカラメルを提供する。特定の実施形態では、本発明の方法は、４−ＭｅＩが皆無である、すなわち、現行の分析な能力で検出可能な４−ＭｅＩがないカラメルを提供する。

別の実施形態では、本発明の方法は、低４−ＭｅＩカラメルを製造する先行技術と比較して、４−ＭｅＩの量が低下されている、クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルを提供する。例示的な実施形態では、本発明の合成法は、カラメル化反応への塩基の添加を含まない。例示的な実施形態では、本発明の濾過法は、吸収を含まない。例示的な実施形態では、本発明の合成法は、低４−ＭｅＩカラメルを製造する先行技術と比較して４−ＭｅＩの量を低下させるが、味覚および／または安定性に悪影響を及ぼさない。例示的な実施形態では、本発明の方法は、当該技術分野で公知のカラメルと比較して、優れた味覚および安定性を有する低４−ＭｅＩカラメルを提供する。

別の実施形態では、本発明の方法は、従来法のクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルと比較して、その他の低分子量化学種の量が低下されている、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供する。これらとしては、制限なしに、約８００未満、約７００未満または約６００ダルトン未満の分子量を有する化学種が挙げられる。例示的な実施形態では、低分子量種としては、２−メチルイミダゾール（２−ＭＥＩ）、５−ヒドロキシメチルフルフラール（５−ＨＭＦ）、５−ヒドロキシ２−メチルピリジン、２−ヒドロキシピリジン、および２−ヒドロキシ６−メチルピリジンカルボン酸が挙げられる。

一実施形態では、本発明の方法は、従来法のクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルと比較して、低分子量化学種の量が、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％または約９９％低下されている、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供する。

別の実施形態では、本発明の方法は、低分子量化学種の量が低下されているクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを製造する先行技術と比較して、低分子量化学種の量が５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％または約９９％低下されている、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供する。

別の実施形態では、本発明の方法は、その中で約１０％以下、約５％以下または約３％以下の固形分が低分子量化学種である、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供する。

有利なことに、本明細書で開示される濾過法は、先行技術よりも少ない水を使用する。例示的な実施形態では、方濾過法は、約５０％以下の水、または約４０％、または約３０％または約２０％、または約１０％少ない、または約５％少ない水を使用する。例示的な実施形態では、水の量は、公知の方法の５から１０倍低下される。特定の実施形態では、水の量は、当該技術分野で公知の方法と比較して、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、または少なくとも１０倍以上低下される。

Ｉ．合成法
本発明は、カラメル化反応が開始した後に、アンモニウムおよび亜硫酸塩の少なくとも一部を添加することで、低分子量化学種を低下させ得るという認識を前提にして、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の量を低下させる、クラスＩＶカラメル製造法を提供する。例示的な実施形態では、方法で使用される全てのアンモニウムおよび亜硫酸塩は、カラメル化反応が開始した後に添加される。例示的な実施形態では、反応で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の一部は、カラメル化反応が開始した後に添加され、その特定の量は、本明細書に記載される実施形態に応じて変動してもよい。

一態様では、本発明は、従来の手段によって調製されたカラメルと比較して、例えば、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の量が低下されている、クラスＩＶカラメルを製造する方法を提供する。一実施形態では、方法は、従来法によって調製されたクラスＩＶカラメルと比較して、例えば、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の量が低下されている、クラスＩＶカラメルを製造する方法を提供する。特定の実施形態では、このような方法によって製造されるクラスＩＶカラメルは、５０ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩ、または約２０ｐｐｍ以下、または約１５ｐｐｍ以下、または約５ｐｐｍ以下、または約１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを有する。特定の実施形態では、このような方法によって製造されるクラスＩＶカラメルは、約０．９ｐｐｍ以下、０．８ｐｐｍ以下、０．７ｐｐｍ以下、０．６ｐｐｍ以下、０．５ｐｐｍ以下、０．４ｐｐｍ以下、０．３ｐｐｍ以下、０．２ｐｐｍ以下、０．１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを有する。特定の実施形態では、このような方法によって製造されるクラスＩＶカラメルは、４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが皆無であり、すなわち、検出可能な４−ＭｅＩを有しないクラスＩＶカラメルである。

クラスＩＶカラメルには、合成法に続いて、任意選択的に、濾過または濃縮またはその双方などの１つまたは複数の追加的なステップを実施して、４−ＭｅＩの量をさらに低下させ得る。一実施形態では、クラスＩＶカラメルに、下のセクションＩＩに記載される濾過法が実施される。特定の実施形態では、濾過ステップを追加することで、合成から得られた低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルと比較して４−ＭｅＩの量が低下され、および／または所望の色の強さである、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが製造されてもよい。特定の実施形態では、合成に続いて補足的濾過ステップを実施することで、４−ＭｅＩの量を約１００倍から１０００倍低下させる。特定の実施形態では、補足的濾過ステップを実施することで、４−ＭｅＩの量を少なくとも約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００または約１０００倍低下させる。特定の実施形態では、合成法に続いて追加的な濾過ステップを実施することで、約１．０ｐｐｍ４−ＭｅＩ、またはより具体的には、約０．１ｐｐｍの４−ＭｅＩを含有する、濃縮精製低４−ＭｅＩカラメルを提供する。

例示的な実施形態では、カラメルはカラメルＩＶであり、反応物質は炭水化物と酸と亜硫酸塩およびアンモニウム源とを含み、亜硫酸塩およびアンモニウムの少なくとも一部は、カラメル化反応が開始した後に添加される。反応が開始した後に、アンモニウムおよび亜硫酸塩が添加される場合、それらは、例えば、高圧ポンプなどの任意の適切な手段によって添加されてもよい。

カラメル着色料は、一般に触媒存在下における、典型的に糖である炭水化物の加熱処理産物である。加熱時に、炭水化物は分解されて、特徴的な風味と色がある化合物に再構成される。より正確には、断片化反応が低分子量化合物をもたらして、それは揮発性であってもよく、風味に寄与してもよい。重合反応は、暗褐色に寄与する、より高分子量の化合物をもたらす。

通常、合成法は、炭水化物を水溶液に溶解させることで開始され、次に、それに酸が添加される。酸は、任意の適切な酸であってもよい。これらとしては、例えば、リン酸、硫酸、亜硫酸、酢酸、クエン酸および／またはメソ酒石酸、またはそれらの塩または組み合わせが挙げられる。特定の実施形態では、酸は、単独のまたは硫酸と併用される、リン酸（０〜８％ｗ／ｗ乾燥炭水化物）である。別の特定の実施形態では、酸は、単独のまたは酢酸（０〜１％）と併用される、クエン酸（０〜２０％）である。

代案としては、炭水化物は、水および酸の溶液に溶解されてもよい。特定の実施形態では、炭水化物は、約５０〜約８０％溶解固形分として提供される。

次に、アンモニウムおよび亜硫酸塩が、炭水化物および酸混合物に添加される。アンモニウムおよび亜硫酸塩は、任意の適切な形態で提供されてもよい。一実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩源は、亜硫酸アンモニウムである。別の実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、アンモニアおよび亜硫酸塩の形態で別々に提供される。

アンモニウム亜硫酸塩類としては、亜硫酸水素アンモニウム、カリウムメタ重亜硫酸（ｍｅｔａｂｉｌｓｕｌｆｉｔｅ）、ナトリウムメタ重亜硫酸（ｍｅｔａｂｉｌｓｕｌｆｉｔｅ）、およびクエン酸アンモニウム、またはそれらの組み合わせが挙げられる、からなるが、これに限定されるものではない（ｉｎｃｌｕｄｅ，ｂｕｔ ａｒｅ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ， ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）。

特定の実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、アンモニウム亜硫酸水素塩（ＡＢＳ）として提供される。一実施形態では、アンモニウム亜硫酸水素塩は、３５〜７５％またはより具体的には、約６０〜７０％の亜硫酸水素アンモニウムを含有する、水溶液として提供される。アンモニウムと亜硫酸塩の比率は、変動してもよい。一実施形態では、アンモニアと亜硫酸塩のモル比は約１：３である。例示的な実施形態では、アンモニアと亜硫酸塩のモル比は、約１：１、約１：２、約１：２．５、約１．３、約１：３．５、約１：４〜約１：５である。亜硫酸水素アンモニウム溶液のｐＨは、変動してもよい。一実施形態では、ｐＨは、約５〜約６、または約５．３〜約５．９の範囲にわたり、またはより具体的には約５．５である。

一実施形態では、アンモニウムは、アンモニウムメタ重亜硫酸、亜硫酸アンモニウム、リン酸二アンモニウム、ＮＨ４０Ｈまたはアンモニウムガスの形態で添加される（０〜６％ｗ／ｗ乾燥炭水化物で使用される）。

別の実施形態では、亜硫酸塩は、亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、メタ重亜硫酸カリウムまたは亜硫酸ガスの形態で添加される（０〜２０％ｗ／ｗ乾燥炭水化物で使用される）。

特定の実施形態では、亜硫酸水素アンモニウムは、第２の亜硫酸塩（例えば、メタ重亜硫酸カリウムまたはナトリウム）および／またはアンモニア塩（例えば、クエン酸アンモニウム）と共に添加される。代案としては、亜硫酸水素アンモニウムは、第２の亜硫酸塩および／またはアンモニア塩と予備混合され、次に添加される。

一実施形態では、ＡＢＳは、非アンモニア亜硫酸塩と予備混合され、次に反応に添加される。

特定の実施形態では、亜硫酸水素アンモニウムは、メタ重亜硫酸ナトリウムと共に添加される。

アンモニウムおよび亜硫酸塩の全量が同時に添加されてもよく、または小分けして添加されてもよい。アンモニウムおよび亜硫酸塩が小分けして添加される場合、特定部分で添加される量は変動してもよい。例えば、アンモニウムおよび亜硫酸塩が２つの部分で添加される場合、第１の部分は第２の部分よりも大きく、小さくまたは等しくあってもよい。同様にアンモニウムおよび亜硫酸塩が３つ以上の部分で添加される場合、部分は、同じ大きさまたは異なる大きさであってもよい。部分は、連続的に添加されてもよい。

いくつかの実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の部分は、反応が開始する前に添加され、残りのアンモニウムおよび亜硫酸塩は、反応が開始した後に添加される。反応が開始する前に添加される部分は、１つまたは複数の個別の部分で、または連続的に添加されてもよい。例示的な実施形態では、反応が開始する前に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の部分（すなわち、第１の部分）は、反応が開始した後に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の部分（すなわち、２つ以上である場合は、第２の部分または残りの部分）に等しい。例示的な実施形態では、反応が開始する前に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の部分は、反応が開始した後に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の部分より少ない。特定の実施形態では、添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の約１〜約５０％が、反応が開始する前に添加される。特定の実施形態では、添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の約１〜約５％、約５〜約１０％、約１５〜約２０％、約２０〜約２５％、約２５〜約３０％、約３０〜約３５％、約３５〜約４０％、約４０〜約４５％、または約４５〜約５０％が、反応が開始する前に添加される。例示的な実施形態では、添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％または約５０％が、反応が開始する前に添加される。

その他の実施形態では、添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の全量は、反応が開始した後に添加される。反応が開始した後に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩は、１つまたは複数の個別の部分で、または連続的に添加されてもよい。

当業者には理解されるであろうように、カラメル化反応は、単独でまたは補因子（例えば、アンモニウム）の存在下のどちらかで、炭水化物を含有する溶液を適切な温度に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、反応容器は閉鎖型であり、制御された加熱および圧力が適用されて、反応が開始される。例示的な実施形態では、加熱は、反応全体を通じて連続的に、すなわち、中断されずに適用される。

例示的な実施形態では、本発明の方法は、炭水化物および酸を含む溶液を少なくとも約８０℃、少なくとも約９０℃、または少なくとも約１００℃の温度に加熱することで開始される、カラメル化反応を含む。例示的な実施形態では、カラメル化反応は、炭水化物および酸を含む溶液を約８０℃〜約９０℃、または約１００℃〜１１０℃に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、カラメル化反応は、炭水化物および酸を含む溶液を約８０℃、約９０℃、または約１００℃の温度に加熱することで開始される。

カラメル化反応はまた、化学環境に対しても感受性である。ｐＨを調節することで、反応速度を変化させ得る。カラメル化速度は、通常、中性近く（７前後のｐＨ）で最低であり、酸性（特にｐＨ３未満）および塩基性（特に９を超えるｐＨ）状態の双方で加速される。例示的な実施形態では、本発明の方法は、酸性条件下で実施される。特定の実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、またはより具体的には、約１．５〜約１．８に保たれる。一実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、またはより具体的には、約１．２〜約２．０、なおもより具体的には、約１．５〜約１．８である。特定の実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２、約１．３、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７または約１．８である。

特定の実施形態では、反応混合物のｐＨは、ＮａＯＨ、ＫＯＨまたはＮａ４ＯＨの添加によって、１．２〜約２．０に保たれる。特定の実施形態では、反応混合物のｐＨは、５０％ＫＯＨ溶液の添加によって１．２〜２．０に保たれる。

カラメル化反応は、閉鎖型または開放型反応容器内で実施されてもよい。例示的な実施形態では、本発明の方法で使用される反応容器は閉鎖型である。

通常、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を開始させるステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩をカラメル化反応に添加するステップと；（ｉｖ）カラメル化反応を継続し、それによって低４−ＭｅＩカラメルを製造するステップとを含む、低４−ＭｅＩカラメルを形成するための合成法を提供する。例示的な実施形態では、方法で使用される全てのアンモニウムおよび亜硫酸塩は、カラメル化反応が開始した後、すなわち、（ｉｉ）の後に添加される。例示的な実施形態では、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の少なくとも一部は、カラメル化反応が開始する前、すなわち、ステップ（ｉｉ）の前に添加される。

例示的な実施形態では、反応は、溶液を適切な温度、より具体的には、少なくとも約８０℃の温度またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃に加熱することで開始される。特定の実施形態では、溶液は、（ｉｉ）約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃または約１１５℃に加熱される。

例示的な実施形態では、反応は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を溶液に添加することで開始され、溶液は密封され得る反応容器に提供されて、次に、反応容器は密封されて、溶液は、適切な温度、より具体的には、少なくとも約８０℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃に加熱される。特定の実施形態では、溶液は、（ｉｉ）約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃または約１１５℃に加熱される。

例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、（ｉｉｉ）で連続的に添加される。

一態様では、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）第２の反応混合物を適切な温度に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加して、第３の反応混合物を提供するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｖ）の温度を保ち、または第３の反応混合物をステップ（ｉｖ）よりも高い温度に加熱して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造する方法である。いくつかの実施形態では、反応はバッチプロセスである。任意選択的に、ステップ（ｖｉ）は、ステップ（ｉｖ）が完了する前に開始され得て、すなわち、反応混合物は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分の添加が完了する前に、より高い温度に加熱されてもよい。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分の大部分は、温度が増大した後に添加される。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分の大部分は、温度が増大する前に添加される。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分は、連続的に添加される。

例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、（ｉｖ）で少なくとも約８０℃に加熱される。例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、（ｉｖ）で約８０℃、または約８５℃、または約９０℃、または約９５℃、または約１００℃、または約１０５℃、または約１１０℃、または約１１５℃に加熱される。例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、（ｉｖ）で約１００℃〜１１０℃に加熱される。

例示的な実施形態では、反応容器の閉鎖は、圧力を少なくとも１０、または少なくとも２０または少なくとも３０、または少なくとも４０または少なくとも５０または約６０以下のｐｓｉ、場合によっては１０〜１００ｐｓｉ、または２０〜８０ｐｓｉ、または３０〜６０ｐｓｉ高める。

例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分以下である。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１〜約５０％、またはより具体的には、反応で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約３０％、またはなおもより具体的には、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約４０％、約４５％、または約５０％である。

代案としては、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分と、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分の比率は、約１：１、約１：１．５、約１：２、約１：２．５、約１：３、約１：３．５、約１：４、約１：４．５、約１：５、約１：５．５、約１：６、約１：６．５、約１：７、約１：７．５、約１：８、約１：８．５、約１：９、約１：９．５または約１：１０である。

例示的な実施形態では、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）第２の反応混合物を少なくとも約８０℃の温度、またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加して、第３の反応混合物を提供するステップと；（ｖｉ）反応混合物の温度を少なくとも約８０℃、またはより具体的には、約１００℃〜約１１０℃に保ち、または反応混合物を少なくとも１１０℃を超える温度、またはより具体的には、約１１０℃〜約１３０℃に加熱することで、カラメル化反応を継続し、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成する方法である。例示的な実施形態では、亜硫酸アンモニウム（ammonium sulfite）の第１の部分は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分以下である。例示的な実施形態では、亜硫酸アンモニウム（ammonium sulfite）の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約３０％である。

任意選択的に、第１または第２の反応混合物は予熱され、すなわち、ステップ（ｉｉ）の前に、最初の加熱ステップを受けてもよい。特定の実施形態では、予熱温度は、約６０〜約１２０℃、またはより具体的には、約６０〜約１１０℃、なおもより具体的には、約１００℃〜約１１０℃である。例示的な実施形態では、第１または第２の反応混合物は、約１００℃に予熱される。その他の例示的な実施形態では、第１または第２の反応混合物は、約１１０℃に予熱される。

多種多様な異なる炭水化物または炭水化物混合物を使用して、本発明の合成法が実施され得る。これらとしては、例えば、グルコース、グルコースシロップまたはフルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース、転化糖（inverted sugar）、ＨＦＣＳ）が挙げられる。

例示的な実施形態では、本発明の方法は、（ｉ）グルコースおよび酸を含む溶液（すなわち、第１の反応混合物）を反応容器に供給するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）第２の反応混合物を少なくとも約８０℃の温度に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加するステップと；（ｖｉ）カラメル化反応を継続して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分以下である。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１〜約５０％、より具体的には、約３０％である。例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、約１００℃〜約１１０℃の温度に加熱される。例示的な実施形態では、反応は、反応を（ｉｖ）の温度に保つ、または反応混合物をステップ（ｉｖ）よりも高い温度、すなわち約１１０℃を超える温度、またはより具体的には、約１３０℃に加熱することのどちらかによって、ステップ（ｖｉ）で継続される。任意選択的に、溶液はステップ（ｉｉ）の前に予熱される。例示的な実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、より具体的には、約１．５〜約１．８に保たれる。

例示的な実施形態では、本発明の方法は、（ｉ）グルコースシロップおよび酸を含む溶液（すなわち、第１の反応混合物）を反応容器に供給するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）第２の反応混合物を少なくとも約８０℃の温度に適切な温度に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウム亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加するステップと；（ｖｉ）カラメル化反応を継続して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分以下である。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１〜約５０％、より具体的には、約３０％である。例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、（ｉｖ）で約１００℃〜約１１０℃の温度に加熱される。例示的な実施形態では、反応は、反応を約１００℃〜約１１０℃に保ち、または反応混合物を約１１０℃を超える温度、またはより具体的には、約１３０℃に加熱することのどちらかによって、ステップ（ｖ）で継続される。任意選択的に、溶液はステップ（ｉｉ）の前に予熱される。例示的な実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、より具体的には、約１．５〜約１．８に保たれる。

例示的な実施形態では、本発明の方法は、（ｉ）フルクトースおよび酸を含む溶液（すなわち、第１の反応混合物）を反応容器に供給するステップと；（ｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）第２の反応混合物を少なくとも約８０℃の温度に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加するステップと；（ｖｉ）反応を継続して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、ステップ（ｉｉｉ）で添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の量以下である。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分は、方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約１〜約５０％、より具体的には、約３０％である。例示的な実施形態では、第２の反応混合物は、約１００℃〜約１１０℃の温度に加熱される。例示的な実施形態では、反応は、ステップ（ｉｖ）で、反応をステップ（ｉｖ）とほぼ同じ温度に保ち、または溶液をステップ（ｉｖ）を超える温度、またはより具体的には、約１１５℃〜約１２５℃に加熱することで継続される。例示的な実施形態では、反応混合物のｐＨは、約１．２〜約３．０、より具体的には、約１．５〜約１．８に保たれる。

炭水化物のデキストロース当量（dextrose equivalence）（ＤＥ）は、変動してもよい。例えば、炭水化物は、デキストロース当量（dextrose equivalence）が約２０ＤＥ〜約９５ＤＥの範囲のグルコースシロップである。特定の実施形態では、炭水化物は、ＤＥが約７０〜約９５、より具体的には、約７０、約８０または約９０のグルコースシロップである。

いくつかの実施形態では、ひとたびカラメル化反応が開始されたら、反応温度は、少なくとも１時間、少なくとも８０分間、少なくとも２時間、少なくとも３時間、または少なくとも４時間、または少なくとも５時間、または少なくとも６時間一定に保たれる。特定の実施形態では、温度は、少なくとも約１００℃、少なくとも約１１０℃、少なくとも約１１５℃、少なくとも約１２０℃、少なくとも約１３０℃、少なくとも約１４０℃に、または１４０℃を超えて一定に保たれる。特定の実施形態では、反応が開始された後に添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の部分（全量、または全量の一部のどちらであってもよい）は、反応総時間の約１／３〜１／８、または総時間の約１／４〜１／６または約１５％〜約３０％にわたり添加される。特定の実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩の添加速度は、それが添加される時間にわたり一定している。

炭水化物に対するアンモニウムおよび亜硫酸塩の相対量は、変動してもよい。特定の実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、亜硫酸水素アンモニウムの形態で提供され、亜硫酸水素アンモニウムと炭水化物の比率は、約１：８〜約１：４である。例示的な実施形態では、亜硫酸水素アンモニウムと炭水化物の比率は、約１：４、約１：５、約１：６、約１：７または約１：８である。

アンモニウムおよび亜硫酸塩の添加速度は、変動してもよい。一実施形態では、炭水化物は、グルコースまたはグルコースシロップであり、添加速度は、約５ｍＬ／分〜約３０ｍＬ／分である。特定の実施形態では、添加速度は約１０ｍＬ／分〜約２５ｍＬ／分である。例示的な実施形態では、添加速度は、約１０ｍＬ／分、約１２ｍＬ／分、約１４ｍＬ／分、約１６ｍＬ／分、約１８ｍＬ／分、約２０ｍＬ／分、約２２ｍＬ／分、約２４ｍＬ／分、約２６ｍＬ／分、約２８ｍＬ／分または約３０ｍＬ／分である。

特定の実施形態では、炭水化物は、スクロースまたは別のフルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース）であり、添加速度は、約５０〜約１３０分間、より具体的には、約７０〜約１２０分間、なおもより具体的には、約６０〜約１１０分間である。

炭水化物、酸、アンモニウム、および亜硫酸塩成分の添加順序は、変動してもよい。一実施形態では、添加順序は、炭水化物、アンモニウム／亜硫酸塩（どちらかの順序でまたは一緒に）、および酸である。別の実施形態では、添加順序は、アンモニウム／亜硫酸塩（どちらかの順序でまたは一緒に）、炭水化物、および酸である。さらに別の実施形態では、添加順序は、アンモニウム／亜硫酸塩（どちらかの順序でまたは一緒に）、酸、および炭水化物である。なおもさらなる実施形態では、添加順序は、酸、炭水化物、およびアンモニウム／亜硫酸塩（どちらかの順序でまたは一緒に）である。さらに別の実施形態では、添加順序は、酸、アンモニウム／亜硫酸塩（どちらかの順序でまたは一緒に）、および炭水化物である。

特定の実施形態では、全ての酸が、反応（すなわち、加熱開始）前に、添加される。別の特定の実施形態では、酸の一部は、反応が開始した後に添加される。

反応温度は、変動してもよい。一実施形態では、反応温度は、約６０℃〜約２００℃、より具体的には、約６０℃〜約８０℃、約８０℃〜約１００℃、約１００℃〜約１３０℃、約１３０℃〜約１５０℃、約１５０℃〜約１７０℃、または１７０℃〜２００℃である。特定の実施形態では、反応温度は、約１００℃〜約１２０℃、約１２０℃〜約１３０℃、約１１５℃〜約１２５℃または約１１０℃〜約１３０℃である。

特定の実施形態では、炭水化物は、グルコースまたはグルコースシロップであり、反応温度は、約１１５℃〜約１３０℃である。

別の特定の実施形態では、炭水化物は、フルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース）であり、反応温度は、約１１０℃〜１２５℃である。

方法は、１つまたは複数の追加的なステップをさらに含んでもよい。一実施形態では、方法は、カラメルのｐＨを約２．４〜約３．２５に調節するステップをさらに含む。

反応混合物は、アンモニウム／亜硫酸塩起源塩の添加中および／または亜硫酸アンモニウム源の添加後などの様々な時点でガス抜きされて、特定の反応圧が保たれてもよい。特定の実施形態では、反応圧を保つガス抜きは、約５５ＰＳＩに保たれる。

反応混合物はまた、様々な時点で冷却されてもよい。特定の実施形態では、方法は、反応混合物を約７０℃に冷却するステップをさらに含む。別の実施形態では、方法は、反応混合物を冷却し、次に再加熱するステップをさらに含む。例示的な実施形態では、反応混合物は、ＫＯＨ添加後に６０℃に冷却され、１３０℃で３０分間再加熱される。

反応混合物はまた、様々な時点で濾過されてもよい。

水が、様々な時点で反応混合物に添加されてもよい。

一実施形態では、方法は、ひとたび反応が開始したら塩基の添加を伴わない。別の実施形態では、方法は、反応容器が閉鎖された後に塩基の添加を伴わない。

総反応時間は、変動してもよい。一実施形態では、総反応時間は、反応温度設定に応じて、約３．０〜約８．０時間、約３．５〜約７．５時間、約４〜約６時間または約５時間の範囲にわたる。

したがって、一実施形態では、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を開始させるステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｉｖ）カラメル化反応を継続し、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造するステップとを含み、総反応時間が、約３．０および約８．０時間、より具体的には、約５〜約７．５時間、約４〜約６時間または約５時間である、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成する方法である。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、溶液を少なくとも約８０℃の温度に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を溶液に添加して、溶液を少なくとも約８０℃の温度に加熱することで開始され、溶液は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分の添加に先だって閉鎖される、反応容器内に含有される。

本発明の方法によって形成されるカラメルの安定性は、当該技術分野で公知の方法と比較して有利である。一実施形態では、カラメルは、約６ヶ月間、約８ヶ月間、約１０ヶ月間、１２ヶ月間、約１４ヶ月間、約１６ヶ月間、約１８ヶ月間、約２０ヶ月間、約２２ヶ月間、約または約２４ヶ月間を超えて安定している。

特定の実施形態では、カラメルは、少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間、または約１８ヶ月間を超える安定性を有する、グルコースまたはグルコースシロップ由来カラメルである。

特定の実施形態では、カラメルは、フルクトース含有カラメルに由来し、カラメルは、少なくとも約６ヶ月間、好ましくは少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する。

本発明の方法によって製造されるカラメルの安定性は、低４−ＭｅＩカラメルを生産する先行技術と比較したゲル化特性の低下に反映される。

例示的な実施形態では、本発明の方法によって製造されるカラメルは、Ｐａｒｋｅｒらの方法によって製造された低４−ＭｅＩカラメルよりも、約２、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５または約５０％以上さらに安定している。

本発明によって形成されるカラメルの４−ＭｅＩ含有量は低い。一実施形態では、カラメルの４−ＭｅＩ含有量は、約１００ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ、約５ｐｐｍ、約３ｐｐｍ、約２ｐｐｍまたは約１ｐｐｍである。例示的な実施形態では、カラメルの４−ＭｅＩ含有量は、約０．９ｐｐｍ、約０．８ｐｐｍ、約０．７ｐｐｍ、約０．６ｐｐｍ、約０．５ｐｐｍ、約０．４ｐｐｍ、約０．３ｐｐｍ、約０．２ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ、または０である。

例示的な実施形態では、本発明の方法によって形成されるカラメルの４−ＭｅＩ含有量は、約１５ｐｐｍ以下、約１２ｐｐｍ以下、約１０ｐｐｍ以下、約８ｐｐｍ以下、約６ｐｐ以下、約４ｐｐｍ以下、約２ｐｐｍ以下、または約１ｐｐｍ以下である。例示的な実施形態では、カラメルの４−ＭｅＩ含有量は、約１ｐｐｍ以下、または約０．９ｐｐｍ以下、または約０．８ｐｐｍ以下、または約０．７ｐｐｍ以下、または約０．６ｐｐｍ以下、または約０．５ｐｐｍ以下、または約０．４ｐｐｍ以下、または約０．３ｐｐｍ以下、または約０．２ｐｐｍ以下、または約０．１ｐｐｍ以下であり、または０にさえ至り、すなわち、従来法によって検出不能である。

本発明によって形成されるカラメルの色の強さまたは濃さは、変動してもよい。カラメル着色料の色の濃さは、その着色力、Ｋ_{０．５６０}として定義される。これは、高品質分光光度計を使用して、５６０ナノメートル（ｎｍ）の波長で１ｃｍ光路を通して測定される、０．１重量／容積％溶液の吸光度である。吸光度の値、着色力Ｋ_{０．５６０}が高いほど、カラメル着色料はより濃い。一実施形態では、色の強さは、約０．２１６〜約０．２４０である。

カラメルは、任意の適切な濃さであってもよい。一実施形態では、カラメルは未濃縮である。別の実施形態では、カラメルは二倍濃縮である。

例示的な実施形態では、本発明は、（ｉ）グルコースおよびグルコースシロップから選択される炭水化物と酸とを反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を溶液中で開始するステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｉｖ）カラメル化反応を継続し、それによって約１５ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含み、少なくとも１２ヶ月間、好ましくは約１８ヶ月間の安定性を有する低４−ＭｅＩクラスＩＶグルコースカラメルを製造するステップとを含む、低４−ＭｅＩグルコースカラメルＩＶを形成する方法である。例示的な実施形態では、アンモニウムおよび亜硫酸塩は、約２０〜約２５ｍＬ／分の速度で添加され、亜硫酸水素アンモニウムと炭水化物の比率は、約１：８〜約１：４であり、ｐＨは約１．２〜約３．０、好ましくは約１．５〜約１．８に保たれる。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、溶液を少なくとも約８０℃、より具体的には約１００℃、または約１００℃〜１１０℃の温度に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を溶液に添加して、溶液を少なくとも約８０℃の温度、より具体的には、約１００℃、または１００℃〜約１１０℃に加熱することで開始される一方で、溶液は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分の添加に先だって閉鎖される、反応容器内に含有される。例示的な実施形態では、（ｖ）のカラメル化反応は、熱を少なくとも約８０℃、より具体的には約１００℃、または約１００℃〜１１０℃に保ち、または、任意選択的に、例えば、熱を少なくとも約１１０℃、または約１１０℃〜約１３０℃、または約１３０℃の温度に上昇させるなど、熱を上昇させることで継続される。

任意選択的に、第１または第２の反応混合物は、予熱される。特定の実施形態では、カラメルは、約０．２１６〜約０．２４０の色の強さを有する。

別の例示的な実施形態では、本発明は、（ｉ）フルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース）である炭水化物と酸とを反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を溶液中で開始するステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｉｖ）カラメル化反応を継続し、それによって約１５ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、より好ましくは少なくとも約１０ヶ月間安定している、低４−ＭｅＩクラスカラメルを製造するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成する方法である。例示的な実施形態では、亜硫酸水素アンモニウムは、約５〜約１５ｍＬ／分、またはより具体的には、約５〜約１０ｍＬ／分の速度で添加され、亜硫酸水素アンモニウムと炭水化物の比率は、約１：８〜約１：４であり、反応のｐＨは、約１．２〜約２．０、好ましくは約１．５〜約１．８に保たれる。任意選択的に、第１の反応混合物は予熱される。特定の実施形態では、第１の混合物は予熱される。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、溶液を少なくとも約８０℃、より具体的には約１００℃、または約１００℃〜１１０℃の温度に加熱することで開始される。例示的な実施形態では、（ｉｉ）のカラメル化反応は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を溶液に添加して、溶液を少なくとも約８０℃の温度、より具体的には、約１００℃、または１００℃〜約１１０℃に加熱することで開始される一方で、溶液は、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分の添加に先だって閉鎖される、反応容器内に含有される。例示的な実施形態では、（ｖ）のカラメル化反応は、熱を少なくとも約８０℃、より具体的には約１００℃、または約１００℃〜１１０℃に保ち、または、任意選択的に、例えば、熱を少なくとも約１１０℃、または約１１５℃〜約１２５℃、１１０℃または約１２５℃の温度に上昇させるなど、熱を上昇させることで継続される。

例示的な実施形態では、４−ＭｅＩの量は、クラスＩＶカラメル、または低４−ＭｅＩクラス４カラメルを製造する先行技術よりも、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％または約９９％低下される。

ＩＩ．濾過法
一態様では、本発明は、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルなどのカラメル中に存在する低分子量化学種の量を低下させる方法を提供する。有利なことに、方法本発明（the method the present invention）は、当該技術分野で公知の精製法と比較して、水を節約する。この方法によるカラメル精製は、直接使用してもよく、または１つまたは複数の追加的なステップを実施して、低分子量化学種の量をさらに低下させてもよい。

方法を使用して、４−ＭｅＩ、２−メチルイミダゾール（２−ＭｅＩ）、５−ヒドロキシメチルフルフラール（５−ＨＭＦ）、５−ヒドロキシ２−メチルピリジン、２−ヒドロキシピリジン、および２−ヒドロキシ６−メチルピリジンカルボン酸をはじめとするが、これに限定されるものではない、カラメル着色料中の低分子量化学種の量を低下させてもよい。

カラメルは、従来法によって調製され得て（すなわち、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種を低下させるいかなる努力の恩恵もなく）、またはカラメルは、上のセクションＩに記載される方法をはじめとするがこれに限定されない方法で、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種の形成を低下させるように合成され得る。例示的な実施形態では、方法は、バッチ濾過法であってもよい。

一実施形態では、濾過法が使用されて、従来の手段によって調製されたクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメル中の低分子量化学種の量が低下される。特定の実施形態では、濾過法が使用されて、その中で固形分の約６０％が低分子量化学種を構成する、カラメル中の低分子量化学種の量が低下される。特定の実施形態では、濾過法は、その中で固形分の約３０％未満または約２０％未満または約１０％未満または約５％未満または約１未満％が低分子量化学種を構成する、カラメルをもたらす。

例示的な実施形態では、本発明は、（ｉ）クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）溶液を透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）任意選択的に、透過濃縮流を濃縮して、約７０％固形分を含む透過超濃縮流を提供するステップと；（ｖ）残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、低分子量化学種の量が低下されている濃縮精製クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメル中の低分子量化学種の量を低下させる方法である。例示的な実施形態では、方法は、所望の４−ＭｅＩ濃度が達成されるまで実施されてもよい。例示的な実施形態では、方法は、約３〜約１０時間、またはより具体的には、約６時間にわたり実施される。例示的な実施形態では、方法は、約３、約４、約５、約６、約７、約８、約９、約１０または約１０時間以上にわたり実施される。一実施形態では、方法は、約３〜約１０時間、またはより具体的には、約６時間実施されて、約１５ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ以下、または約５ｐｐｍ以下、または約１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩ濃度が達成される。

特定の実施形態では、精製クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルは、約８００未満、より具体的には約７００未満、なおもより具体的には約６００未満の分子量を有する化学種の量が低下されている。例示的な実施形態では、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルは、４−ＭＥＩ、２−メチルイミダゾール（２−ＭＥＩ）、５−ヒドロキシメチルフルフラール（５−ＨＭＦ）、５−ヒドロキシ２−メチルピリジン、２−ヒドロキシピリジン、および２−ヒドロキシ６−メチルピリジンカルボン酸からなる群から選択される、１つまたは複数の低分子量化学種の量が低下されている。

特定の実施形態では、本発明は、（ｉ）従来の手段によって調製されたクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）溶液を透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）任意選択的に、透過濃縮流を濃縮して、約７０％固形分を含む透過超濃縮流を提供するステップと；（ｖ）残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメル中の４−ＭｅＩの量を低下させる方法である。例示的な実施形態では、方法は、所望の４−ＭｅＩ濃度が達成されるまで実施されてもよい。例示的な実施形態では、方法は、約３〜約１０時間、またはより具体的には、約６時間にわたり実施される。例示的な実施形態では、方法は、約３、約４、約５、約６、約７、約８、約９、約１０または約１０時間以上にわたり実施される。一実施形態では、方法は、約３〜約１０時間、またはより具体的には、約６時間実施されて、約１５ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ以下、または約５ｐｐｍ以下、または約１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩ濃度が達成される。

一実施形態では、クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルは、未濃縮または二倍濃縮であってもよい。カラメル化溶液は、クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルをプロセス水または処理済みプロセス水に混合することで、調合されてもよい。クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルを調製するのに使用される炭水化物は、上のセクションＩで同定されるものをはじめとする、任意の適切な炭水化物であってもよい。特定の実施形態では、炭水化物は、グルコース、グルコースシロップまたはスクロースなどのフルクトース含有炭水化物である。

有利なことに、濾過法から得られるカラメルは、濾過に先だつカラメルより、約１００〜約１００，０００倍低い４−ＭｅＩ、またはより具体的には約１００〜約１０，０００低い４−ＭｅＩ、またはなおもより具体的には約１００〜約１，０００低い４−ＭｅＩを有する。例示的な実施形態では、濃縮精製低４−ＭｅＩカラメルは、約１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含有する。

方法はまた、例えば、上のセクションＩＩの方法によって合成された低４ＭｅＩカラメルなどの低４−ＭｅＩカラメル中に存在する４−ＭｅＩの量をさらに低下させるなど、別の加工を補足するために使用されてもよい。濾過法が、記載される合成法と組み合わされる場合、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスカラメルは、有利な（ａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ）、合成製品よりも約１００〜約１０００倍低い４−ＭｅＩを有する。例示的な実施形態では、２つの方法を組み合わることで得られる濃縮精製低４−ＭｅＩカラメルは、約１ｐｐｍまたはそれ未満、またはより具体的には、約０．１ｐｐｍまたはそれ未満の４−ＭｅＩを含有する。

例示的な実施形態では、本発明は、（ｉ）低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを含むカラメル化溶液を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化溶液を透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）任意選択的に、透過濃縮流を濃縮して、約７０％固形分を含む透過超濃縮流を提供するステップと；（ｖ）残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、濾過を受ける低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルと比較して、低下した量の４−ＭｅＩを有する濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルの４−ＭｅＩ含有量を低下させる方法である。特定の実施形態では、濃縮精製低４−ＭｅＩは、従来の手段によって調製されたクラスＩＶカラメルよりも、約１００〜約１０００倍低い４−ＭｅＩを有する。

クラスＩＶカラメルを調製するのに使用される反応成分（例えば、炭水化物、酸、アンモニウム、および亜硫酸塩）は、上のセクションＩで開示されるものをはじめとする任意の適切な反応成分であってもよい。特定の実施形態では、炭水化物は、グルコース、グルコースシロップまたはスクロースなど）のフルクトース含有炭水化物から選択される。

特定の実施形態では、カラメル化溶液は、クラスＩＶカラメルを処理済みプロセス水に約１対１希釈で混合することで調製される。カラメル化溶液は、それにクラスＩＶカラメルおよびプロセス水が添加される供給タンク内で、通常、調製される。

一実施形態では、カラメル化溶液のｐＨは約７．５を超え、より具体的には、約７．８を超える。例えばＮａＯＨ／ＫＯＨおよび／またはリン酸の添加によって、カラメル化溶液のｐＨを調節することが必要なこともある。

方法は、高分子量化学種を４−ＭｅＩなどの低分子量化学種から分離する透析濾過を伴う。限外濾過およびナノ−濾過をはじめとする、任意の適切な透析濾過法が使用されてもよい。

一実施形態では、本発明の方法はナノ濾過を利用する。例示的な実施形態では、分子カットオフは約６００〜８００ダルトンである。別の例示的な実施形態では、分子カットオフは約７００ダルトンである。

透析濾過は、一定流量様式、定圧様式またはそれらの組み合わせなどの任意の適切な様式で実施されてもよい。特定の実施形態では、透析濾過は、大部分の低分子量化学種が除去されるまで（透過流のブリックスメーター読み取りの約１ブリックスへの低下によって示される）定圧様式で実施され、その後、一定流量様式で実施される。

方法が実施される温度は、変動してもよい。一実施形態では、加工は、約６０°Ｆ〜約９５°Ｆの温度で実施される。特定の実施形態では、加工は、約８０°Ｆの温度で実施される。

方法が実施される温度は、変動してもよい。一実施形態では、加工は、約５０〜５５ｐｓｉの定圧で開始する。

透析濾過は、残留画分および透過画分を生成し、残留画分は、高分子量着色体および水を含み、透過画分は、４−ＭｅＩなどの低分子量化学種を含む。

残留画分（すなわち、残余分）は、供給タンクに再循環されて戻され、透過画分は、逆浸透（ＲＯ）に誘導される。特に、透過画分は、ＲＯユニットのバランスタンクに誘導される。逆浸透（ＲＯ）ユニット透過液は、濾過ユニットに誘導される。流束は濾過ユニットよりも約１５％低いため、淡水が使用されてもよい。

一実施形態では、透過流束（は、ｍ^２あたり毎時約１８リットル〜ｍ^２あたり毎時約３６リットルである。特定の実施形態では、透過流束は、ｍ^２あたり毎時約１８リットル、ｍ^２あたり毎時約０２１リットル、ｍ^２あたり毎時約２４リットル、ｍ^２あたり毎時約２７リットル、ｍ^２あたり毎時約３０リットル、ｍ^２あたり毎時約３３リットルまたはｍ^２あたり毎時約３６リットルである。

逆浸透は、再循環水流および透過濃縮流を生成する。再循環水流は、供給タンクに再誘導されて戻される。有利なことに、これは、クラスＩＶカラメルを精製するのに要する全体的な水使用を制限する。

一実施形態では、本発明の方法は、当該技術分野で公知の精製法よりも、約５０、約６０、約７０、約８０、または約８５％より低い水を必要とする。

透過濃縮流は、任意の適切な方法によって濃縮されて、超濃縮物、すなわち、約７０％を超える固形分を有する透過濃縮物が提供されてもよい。例えば、透過濃縮流は、透過濃縮物を蒸発器に供給することで濃縮されてもよい。任意選択的に、透過超濃縮物は乾燥されて、乾燥透過超濃縮物が提供されてもよい。乾燥透過超濃縮物は、廃棄物と見なされてもよく、またはカラメルを合成するために使用されてもよく、またはエタノールなどの付加価値物質を製造する発酵のための配合原料として使用されてもよい。

工程所用時間は、変動してもよい。一実施形態では、工程所用時間は約２〜約１０時間である。特定の実施形態では、透析濾過は約７時間実施される。この実施形態に従って、第１の透析濾過時間は、定圧様式で実施され、残る６時間の透析濾過（diafilitration）は、一定流量様式で実施される。

通常、透析濾過ステップは、カラメルが所望の程度に精製されるまで継続される。一実施形態では、透析濾過は、４−ＭｅＩの所望レベルが得られるまで継続される。特定の実施形態では、４−ＭｅＩの所望レベルは、約１０ｐｐｍ未満、約５ｐｐｍ未満、約１ｐｐｍ未満または約０．１ｐｐｍ未満である。

特定の実施形態では、クラスＩＶカラメルは、二倍濃縮クラスＩＶカラメルであり、精製クラスＩＶカラメルの所望の４−ＭｅＩ含有量は、約１ｐｐｍ未満である。

別の実施形態では、クラスＩＶカラメルは、二倍濃縮低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルであり、精製クラスＩＶカラメルの所望の４−ＭｅＩ含有量は、約０．１ｐｐｍ未満である。

透析濾過が停止した後、カラメル（すなわち、加工濃縮水）は、所望の色の濃さまたは強度に濃縮されてもよく、ｐＨが調節されてもよい。

一実施形態では、加工濃縮水は、約０．３５の着色力（Tintorial Power）（ＴＰ）に濃縮されて、次に、７５％食品等級リン酸の添加によって約ｐＨ３に調節される。

濃縮精製クラスＩＶカラメルは、収集され保存されてもよい。任意選択的に、濃縮精製クラスＩＶカラメルは噴霧乾燥されて、保存用乾燥粉末が得られてもよい。

別の実施形態では、本発明は、（ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉｉ）反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を第２の反応混合物に添加して、第３の反応混合物を提供するステップと；（ｖ）第３の反応混合物を約１１０℃〜約１３０℃に加熱して、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを形成するステップと；（ｖｉ）低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）任意選択的に、透過濃縮流を濃縮して、約７０％固形分を含む透過超濃縮流を提供するステップと；（ｖ）残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、濃縮精製低４−ＭｅＩカラメルを提供するステップとを含む、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造する方法である。

ＩＩＩ．食品または飲料を調製する方法
本発明はまた、本発明の方法を使用して得られるカラメルを使用して、ソーダ（例えば、コーラ）などの食品または飲料製品、ならびにカラメルＩＶ着色料を含む食品または飲料製品を製造する方法にまで及ぶ。

特定の実施形態では、本発明は、本明細書で開示される方法によって製造される低４−ＭｅＩカラメルを食品または飲料マトリックスに添加するステップを含む、食品または飲料を製造する方法である。カラメルは、本発明の方法によって製造されるクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルであってもよい。

例示的な実施形態では、本発明は、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル（例えば、グルコースまたはスクロースカラメル）を飲料マトリックスに添加するステップを含む、飲料を製造する方法であり、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、本明細書で開示される合成法、本明細書で開示される濾過法、またはそれらの組み合わせから選択される方法によって製造される。

例示的な実施形態では、本発明は、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル（例えば、グルコースまたはスクロースカラメル）を飲料マトリックスに添加するステップを含む、飲料を製造する方法であり、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、本明細書で開示される合成法、本明細書で開示される濾過法、またはそれらの組み合わせから選択される方法によって製造され、カラメルは約１５ｐｐｍ未満のＭＥＩを有する。

例示的な実施形態では、本発明は、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを飲料マトリックスに添加するステップを含む、飲料を製造する方法であり、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルは、本明細書で開示される合成法、本明細書で開示される濾過法、またはそれらの組み合わせから選択される方法によって製造され、カラメルは、約１５ｐｐｍ未満のＭＥＩを有し、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間、または少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間安定している。

特定の実施形態では、本発明は、低４−ＭｅＩクラスＩＩＩカラメル（例えば、グルコースまたはスクロースカラメル）を飲料マトリックスに添加するステップを含む、飲料を製造する方法であり、低４−ＭｅＩクラスＩＩＩカラメルは、本明細書で開示される濾過法、またはそれらの組み合わせによって製造され、カラメルは約１５ｐｐｍ未満のＭＥＩを有する。例示的な実施形態では、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間、または少なくとも約１２ヶ月間、または少なくとも約１８ヶ月間安定している。

飲料は、例えば、清涼飲料またはソーダ、より具体的には、コーラであってもよい。特定の実施形態では、飲料は、黒ビールなどのビールである。

ＩＶ．組成物
本発明は、本明細書に記載される方法を使用して得られるカラメル、ならびにカラメルを含む食品または飲料もまた含む。カラメルは、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルであってもよい。

一実施形態では、本発明は、従来の手段によって調製されたカラメルと比較して、低下した量の低分子量化学種を含む、本明細書に記載される方法を使用して得られるカラメルである。特定の実施形態では、全低分子量化学種の量が、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約９９％以上低下されている。

例示的な実施形態では、本発明は、約８００ダルトン未満、約７００ダルトン未満または約６００ダルトン未満の分子量を有する化合物の量が低下されている、本明細書に記載される方法を使用して得られるカラメルである。

特定の実施形態では、分子量が８００ダルトン未満の化学種の総量は、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約９９％以上低下されている。

別の特定の実施形態では、分子量が７００ダルトン未満の化学種の総量は、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約９９％以上低下されている。

さらに別の特定の実施形態では、分子量が７００ダルトン未満の化学種の総量は、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約９９％以上低下されている。

別の実施形態では、カラメルは、４−ＭＥＩ、２−メチルイミダゾール（２−ＭＥＩ）、５−ヒドロキシメチルフルフラール（５−ＨＭＦ）、５−ヒドロキシ２−メチルピリジン、２−ヒドロキシピリジン、および２−ヒドロキシ６−メチルピリジンカルボン酸からなる群から選択される、１つまたは複数の局所分子量化学種の量が低下されている。特定の実施形態では、分子量化学種の総量は、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約９９％以上低下されている。

一実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される合成法を使用して得られる、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルである。

別の実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される濾過法を使用して得られる、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルである。

特定の実施形態では、カラメルは、本明細書で開示される合成法および濾過法を組み合わせて使用して得られる、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルである。

特定の実施形態では、カラメルは、約１５ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩ、またはより具体的には、約１０ｐｐｍ以下、約５ｐｐｍ以下、約１ｐｐｍ以下、または約０．１ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含む、本明細書で開示される方法を使用して得られる、低４−ＭｅＩカラメルである。例示的な実施形態では、低４−ＭｅＩカラメルは、４−ＭｅＩが皆無のカラメルである。

例示的な実施形態では、本発明は、約１５ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約１２ヶ月間、好ましくは約１８ヶ月間安定している、本明細書で開示される方法を使用して得られる、クラスＩＶグルコースカラメルである。例示的な実施形態では、クラスＩＶグルコースカラメルは、約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。例示的な実施形態では、クラスＩＶグルコースカラメルは、約０．９ｐｐｍ未満、約０．８ｐｐｍ未満、約０．７ｐｐｍ未満、約０．６ｐｐｍ未満、約０．５ｐｐｍ未満、約０．４ｐｐｍ未満、約０．３ｐｐｍ未満、約０．２ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む。

別の例示的な実施形態では、本発明は、フルクトース含有炭水化物（例えば、スクロース）から製造され、本明細書で開示される方法を使用して得られ、約１５ｐｐｍ以下の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、好ましくは約１０ヶ月間安定している、クラスＩＶカラメルである。例示的な実施形態では、クラスＩＶカラメルは、本明細書で開示される方法に従って、フルクトース含有炭水化物から製造され、カラメルは、約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間安定している。例示的な実施形態では、クラスＩＶカラメルは、約０．９ｐｐｍ未満、約０．８ｐｐｍ未満、約０．７ｐｐｍ未満、約０．６ｐｐｍ未満、約０．５ｐｐｍ未満、約０．４ｐｐｍ未満、約０．３ｐｐｍ未満、約０．２ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含み、少なくとも約６ヶ月間、または少なくとも約１０ヶ月間安定している。

さらに別の実施形態では、本発明は、本明細書で開示される方法によって得られる、低４−ＭｅＩクラスＩＶまたはクラスＩＩＩカラメルを含む飲料である。

特定の実施形態では、飲料は、清涼飲料またはコーラなどのソーダである。別の特定の実施形態では、飲料は、黒ビールである。

実施例１：安定性試験
カラメルの固有ｐＨ（ｐＨ＝２．４〜３．４）をＫＯＨの添加によって６．０に調節する。１２ｍＬのｐＨ調節カラメルを５０ｍＬガラス管に注ぎ入れ、管とカラメルの総重量を記録する。ｐＨ調節カラメルの残りを使用して、２５℃での粘度を測定する。カラメルを入れた管をアルミニウム加熱ブログ（heating blog）に入れて、ホットプレート上で１００℃に予備平衡化し、１時間加熱して（温度範囲９６℃〜１０３℃）、その後、管を取り出してエアフラッシュで５分間冷却する。先に加熱されたカラメルに水を添加して加熱中の蒸発を補い、管の内容物を激しく混合する。「Cup & Bob」（サイズ−１４ｍｍ）設定でBohlinのGemini 2粘度計を使用して、２５℃で粘度を測定し、ｐＨ調節非加熱カラメルの粘度と比較する。カラメルの加熱前および加熱後の粘度の差を記録し、実験的に蓄積されたデータに基づいて安定性が予測される。安定性予測のモデルは、安定および不安定（ゲル化または非ゲル化）カラメルの粘度変化の長期（４ヶ月間）モニタリング研究から得られる。安定性の予測は相対的であり、すなわち、長期間安定していることが知られている低４−ＭｅＩカラメルと比較した、当該カラメルの安定性である。

実施例２：グルコースシロップからの低４−ＭｅＩカラメルの製造
合成で使用された全ての成分は、食品等級であった。実験は、サンプル取り出しおよび液体添加浸漬管ポート、および気体ガス抜きポートを装着した、２ガロンの高圧反応器内（Parr Instrument Company, 211 Fifty Third Street, Moline, Illinois 61265-1770）で実施された。反応中に取り出されたサンプル上で、ｐＨおよび色（着色力＝０．１％カラメル溶液のＡｂｓ_５６０）が定期的にモニターされた（それぞれ、Oacton 110 ｐＨメーター、およびＤＵ（登録商標）７００シリーズUV/Vis Spectrophotometers, Beckman Coulter）。

グルコースシロップ（３．９ｋｇ、４３％ＤＥ、８１ブリックス）がリン酸（０．１５ｋｇ、８５％）と共に装填されて、反応混合物が加熱された。

温度が１１５℃に達したら、亜硫酸水素アンモニウム（２．０ｋｇ、１．７Ｌ、３５．５％）の添加が２２ｍＬ／分の速度で開始され、全量が添加されるまで同一速度で８０分間継続された。

１０分後、１３０℃の温度に達したら、ＡＢＳの添加が開始され、反応中一定に保たれた。反応圧は５５ＰＳＩに達し、過剰なガスの抜き取りによって一定に保たれた。

４．５．時間後に、反応生成物は所望の色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２６５）に達し、その時点で、ガス通気孔が開放されて、反応混合物は２３℃に冷却された。

水酸化カリウム（０．２４５ｋｇ、５０％）および水（０．２ｋｇ）が添加されてｐＨ（２．８４）が調節され、カラメルは、最終的な色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２１９）および２０℃で１．２６１ｇｍ／ｍｌの見かけ密度に希釈された。

４−ＭｅＩは、ＬＣ／ＭＳ／ＭＳを使用して測定された。４−ＭｅＩの測定された濃度は、４．１ｍｇ／ｋｇであった。

安定性は、実施例１と同様にして測定された。カラメルは、非常に安定していることが立証された。

実施例３：スクロースからの低４−ＭｅＩカラメルの製造
合成で使用された全ての成分は、食品等級であった。実験は、実施例１に記載される反応器を使用して実施され、ｐＨおよび色は、実施例１に記載されるようにして、反応中に取り出したサンプル上で定期的にモニターされた。

スクロース（２．０ｋｇ，）が０．５ｋｇの水に添加されて、リン酸（０．０５ｋｇ、８５％）が装填され、反応混合物が加熱された。温度が１００℃に達したら、亜硫酸水素アンモニウム（１．２ｋｇ、０．８５Ｌ、３７．５％）の添加が、１０ｍＬ／分の速度で開始され、全量が添加されるまで同一速度で８５分間継続された。

１５分後、１２５℃の温度に達したら、ＡＢＳの添加が開始され、反応中一定に保たれた。反応圧は４５ＰＳＩに達し、過剰なガスの抜き取りによって一定に保たれた。

６．５．時間後に、反応生成物は所望の色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２４５）に達し、その時点で、ガス通気孔が開放されて、反応混合物は２３℃に冷却された。

水酸化カリウム（０．２００ｋｇ、５０％）が添加されて、ｐＨ（２．９６）が調節され、それは、最終的なカラメルの色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２１６）と、２０℃で１．２６７ｇｍ／ｍｌの見かけ密度とを与えた。

実施例１に記載されるようにして測定された４−ＭｅＩ濃度は９．５６ｍｇ／ｋｇであり、３０℃で測定された粘度は３５．７８ｃＰであった。

実施例１に記載されるようにして測定されたカラメルは、グルコースシロップから製造された最も安定なカラメル着色料の６７％程度安定性であることが立証され、それは、グルコースとスクロース非低４−ＭｅＩ（＞１００ｐｐｍ）カラメルの安定性比率に合致する。

実施例４：： スクロースからの低４−ＭｅＩカラメルの製造
スクロース（２．０ｋｇ，）が０．５ｋｇの水に添加され、亜硫酸水素アンモニウム（０．１９５ｋｇ、６８％）およびリン酸（０．０９ｋｇ、８５％）が装填されて、反応混合物が加熱された。

温度が１００℃に達したら、残りの亜硫酸水素アンモニウム（０．４６ｋｇ、６８％）の添加が、８５分間にわたり７．５ｍＬ／分の速度で開始された。１５分後、１２５℃の温度に達したら、ＡＢＳの添加が開始され反応中一定（１２５℃）に保たれた。反応圧は４５ＰＳＩに達し、過剰なガスの抜き取りによって一定に保たれた。

６．０．時間後に、反応生成物は所望の色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２４５）に達し、その時点で、ガス通気孔が開放されて、反応混合物は２３℃に冷却された。水酸化カリウム（０．２００ｋｇ、５０％）が添加されて、ｐＨ（２．９６）が調節され、それは、最終的なカラメルの色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２１６）と、２０℃で１．２６７ｇｍ／ｍｌの見かけ密度とを与えた。

測定された４−ＭｅＩ濃度は１４．３ｍｇ／ｋｇであり、３０℃で測定された粘度は３０．２３ｃＰであり、カラメルは、グルコースシロップから製造された最も安定なカラメル着色料の６７％程度安定性であることが立証され、それは、グルコースとスクロース非低４−ＭｅＩカラメルの安定性比率に合致する。

実施例５：スクロースからの低４−ＭｅＩカラメルの製造
スクロース（２．０ｋｇ，）が０．５ｋｇの水に添加され、リン酸（０．０９ｋｇ、８５％）が装填された。亜硫酸水素アンモニウム（０．１９５ｋｇ、６８％）とメタ重亜硫酸ナトリウム（０．１２ｋｇ）の混合物が添加されて、反応容器は閉鎖され、反応混合物が加熱された。

温度が１００℃に達したら、残りの亜硫酸水素アンモニウム（０．４６ｋｇ、６８％）およびアンモニウムメタ重亜硫酸（０．２８ｋｇ）混合物の添加が、８５分間にわたり７．５ｍＬ／分の速度で開始された。１５分後、１２５℃の温度に達したら、ＡＢＳの添加が開始され反応中一定（１２５℃）に保たれた。反応圧は４０ＰＳＩに達し、過剰なガスの抜き取りによって一定に保たれた。

５．５．時間後に、反応生成物は所望の色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２４５）に達し、その時点で、ガス通気孔が開放されて、反応混合物は２３℃に冷却された。水酸化カリウム（０．２４０ｋｇ、５０％）が添加されて、ｐＨ（２．８１）が調節され、それは、最終的なカラメルの色の強さ（ＡＢｓ_６１０＝０．２１６）と、２０℃で１．２５９ｇｍ／ｍｌの見かけ密度とを与えた。

測定された４−ＭｅＩ濃度は７．３ｍｇ／ｋｇであり、３０℃で測定された粘度は２７．６２ｃＰであり、カラメルは、グルコースシロップから製造された最も安定なカラメル着色料の６２％程度安定性であることが立証され、それは、グルコースとスクロース非低４−ＭｅＩカラメルの安定性比率に合致する。

実施例６：通常二倍濃縮カラメルの加工
二倍濃縮クラスＩＶカラメル（１１７．２ｋｇｓ）（供給元：DD Williamson）および処理済みプロセス水（１００．５ｋｇ）が供給タンク内で混合された。得られた希釈カラメルのｐＨは、２５％ＮａＯＨ溶液（食品等級）を使用して約ｐＨ７．９に調節された。

カラメル溶液は、約８０°Ｆの濾過温度および約５２５ｐｓｉの濾過圧で、分子量カットオフが約７００の８インチナノ濾過らせんメンブレンエレメントが装着された濾過ユニット（GEA Model R Pilot Filtration Unit）を使用して、ダイアフィルター処理された。透析濾過中に、カラメル溶液のｐＨは７．８±０．１５ｄに保たれ、供給タンク内の水のレベルは一定レベルに保たれた。

透過液は、２つの８インチＲＯエレメントがある逆浸透（ＲＯ）ユニット（Filtration Engineering Pilot）のバランスタンクに誘導される。ＲＯユニットの透過流束は、最初にｍ^２あたり毎時約１８リットルで、濾過ユニットと整合された。

１時間の透析濾過後、濾過ユニットは、ｍ^２あたり毎時約３３リットルの一定流量様式に切り替えられた。次にＲＯユニットの透過流束は、ｍ^２あたり毎時約３３リットルで、濾過ユニットと整合された。透析濾過（Diafilitration）は、さらに６時間継続された。

供給タンク内の濃縮水は、約０．３５の着色力（Tintorial Power）（ＴＰ）に濃縮された。濃縮水（retenate）のｐＨは、７５％リン酸（食品等級）で約ｐＨ３に調節された。濃縮水は収集されて冷蔵条件で保存され、または長期保存のためにカラメル粉末にさらに噴霧乾燥された。

ＴＰが約０．３５の濃縮水は、０．８ｐｐｍの４−ＭｅＩ含有量を有した。

実施例７：低４−ＭｅＩ二倍濃縮カラメルの加工
低４−ＭｅＩ二倍濃縮カラメル（１１５ｋｇｓ）および処理済みプロセス水（１１０ｋｇ）が、供給タンク内で混合された。得られた希釈カラメルのｐＨは、２５％ＮａＯＨ溶液（食品等級）を使用して約ｐＨ７．９に調節された。

カラメル溶液は、約８０°Ｆの濾過温度および約５２５ｐｓｉの濾過圧で、分子量カットオフが約６００〜８００の８インチナノ濾過らせんメンブレンエレメントが装着された濾過ユニット（GEA Model R Pilot Filtration Unit）を使用して、ダイアフィルター処理された。透析濾過中に、カラメル溶液のｐＨは７．８±０．１５ｄに保たれ、供給タンク内の水のレベルは一定レベルに保たれた。

透過液は、２つの８インチＲＯエレメントがある逆浸透（ＲＯ）ユニット（Filtration Engineering Pilot）のバランスタンクに誘導される。ＲＯユニットの透過流束は、最初にｍ^２あたり毎時約１８リットルで、濾過ユニットと整合された。

１時間の透析濾過後、濾過ユニットは、ｍ^２あたり毎時約２７リットルの一定流量様式に切り替えられた。次にＲＯユニットの透過流束は、ｍ^２あたり毎時約２７リットルで、濾過ユニットと整合された。透析濾過（Diafilitration）は、さらに６時間継続された。

供給タンク内の濃縮水は、約０．３５の着色力（Tintorial Power）（ＴＰ）に濃縮される。濃縮水（retenate）のｐＨは、７５％リン酸（食品等級）で約ｐＨ３に調節された。濃縮水は収集されて冷蔵条件で保存され、または長期保存のためにカラメル粉末にさらに噴霧乾燥された。

ＴＰが約０．３５の濃縮水は、０．０９ｐｐｍの４−ＭｅＩ含有量を有した。

Claims (117)

1. （ｉ）炭水化物および酸を含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を前記溶液中で開始するステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｉｖ）前記カラメル化反応を継続し、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造するステップと
   を含む、低４メチル−イミダゾール（４−ＭｅＩ）クラスＩＶカラメルを形成する方法。
2. （ｉｉ）の前記カラメル化反応が、前記溶液を少なくとも約８０℃の温度に加熱することで開始される、請求項１に記載の方法。
3. （ｉｉ）の前記カラメル化反応が、前記溶液を約１００℃の温度に加熱することで開始される、請求項２に記載の方法。
4. （ｉｉ）の前記カラメル化反応が、前記溶液を約１００℃〜約１１０℃の温度に加熱することで開始される、請求項２に記載の方法。
5. （ｉｉ）の前記カラメル化反応が、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を前記溶液に添加して、前記溶液を少なくとも約８０℃の温度に加熱することで開始され、前記溶液が、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分の添加に先だって閉鎖される反応容器内に含有される、請求項１に記載の方法。
6. 前記溶液が、（ｉｉ）で約１００℃の温度に加熱される、請求項５に記載の方法。
7. 前記溶液が、（ｉｉ）で約１００℃〜１１０℃の温度に加熱される、請求項６に記載の方法。
8. （ｉｉｉ）におけるアンモニウムおよび亜硫酸塩の添加が連続的である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分が、（ｉｉｉ）で添加されるアンモニウムおよび亜硫酸塩部分より少ない、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
10. アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分が、前記方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約３０％である、請求項９に記載の方法。
11. （ｉｉ）で前記溶液が加熱された温度を保つことで、前記カラメル化反応が（ｉｖ）で継続される、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
12. （ｉｉ）で前記溶液が加熱された温度を超える温度に、前記溶液を加熱することで、前記カラメル化反応が継続される、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記溶液を１１０℃〜約１３０℃の温度に加熱することで、前記カラメル化反応が継続される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記溶液を約１２０℃〜１３０℃の温度に加熱することで、前記カラメル化反応が継続される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記炭水化物が、グルコース、グルコースシロップ、またはフルクトース含有炭水化物から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記炭水化物が、グルコースまたはグルコースシロップであり、前記溶液を約１３０℃の温度に加熱することで、（ｉｖ）の前記カラメル化反応が継続される、請求項１に記載の方法。
17. 前記溶液を約１１５℃の温度に加熱することで、前記カラメル化反応が（ｉｉ）で開始される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記炭水化物がフルクトース含有炭水化物であり、前記溶液を約１２５℃の温度に加熱することで、（ｉｖ）の前記カラメル化反応が継続される、請求項１に記載の方法。
19. 前記溶液を約１００℃の温度に加熱することで、前記カラメル化反応が（ｉｉ）で開始される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記溶液のｐＨが、約１．２〜約３．０に保たれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記溶液のｐＨが、約１．５〜約１．８に保たれる、請求項２１に記載の方法。
22. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１２ヶ月間の安定性を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１８ヶ月間の安定性を有する、請求項２５に記載の方法。
24. 炭水化物が、フルクトース含有炭水化物であり、前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約６ヶ月間の安定性を有する、請求項１に記載の方法。
25. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する、請求項２４に記載の方法。
26. 前記フルクトース含有炭水化物がスクロースである、請求項２４または２５に記載の方法。
27. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１２ヶ月間の安定性を有する、請求項５に記載の方法。
28. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１８ヶ月間の安定性を有する、請求項５に記載の方法。
29. 前記炭水化物が、フルクトース含有炭水化物であり、前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約６ヶ月間の安定性を有する、請求項に記載の方法。
30. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する、請求項２９に記載の方法。
31. （１）の前記溶液が、前記カラメル化反応が開始される前に予熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記方法がバッチプロセスである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
33. （ｉ）炭水化物および酸を反応容器に添加して、第１の反応混合物を提供するステップと；（ｉｉ）前記反応容器を閉鎖するステップと；（ｉｉｉ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分を第１の反応混合物に添加して、第２の反応混合物を提供するステップと；（ｉｖ）前記第２の反応混合物を少なくとも約８０℃の温度に加熱するステップと；（ｖ）アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分を前記第２の反応混合物に添加して、第３の反応混合物を提供するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｉｖ）の温度を保ち、または前記第３の反応混合物を適切な温度に加熱して、それによって低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル形成する方法。
34. 前記第２の反応混合物が、（ｉｖ）で約１００℃の温度に加熱される、請求項３３に記載の方法。
35. 前記第２の反応混合物が、（ｉｖ）で約１００℃〜１１０℃の温度に加熱される、請求項３３に記載の方法。
36. 前記第３の反応混合物が、（ｖｉ）で約１００℃の温度に保たれる、請求項３３に記載の方法。
37. 前記第３の反応混合物が、（ｖｉ）で約１００℃〜１１０℃の温度に保たれる、請求項３３に記載の方法。
38. 前記第３の反応混合物が、（ｖｉ）で１１０℃を超える温度に加熱される、請求項３３に記載の方法。
39. 前記炭水化物が、グルコース、グルコースシロップ、またはフルクトース含有炭水化物から選択される、請求項３３に記載の方法。
40. 前記炭水化物が、グルコースまたはグルコースシロップであり、前記第３の反応混合物が、（ｖｉ）で約１３０℃の温度に加熱される、請求項３３に記載の方法。
41. 前記第２の反応混合物が、（ｉｖ）で約１００〜約１１０℃に加熱される、請求項４０に記載の方法。
42. 前記炭水化物が、フルクトース含有炭水化物であり、前記第３の反応混合物が、（ｖｉ）で約１２５℃の温度に加熱される、請求項３３に記載の方法。
43. 前記第２の反応混合物が、（ｉｖ）で約１００〜約１１０℃に加熱される、請求項４０に記載の方法。
44. アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分が、アンモニウムおよび亜硫酸塩の第２の部分より少ない、請求項３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
45. アンモニウムおよび亜硫酸塩の第１の部分が、前記方法で使用されるアンモニウムおよび亜硫酸塩の総量の約３０％である、請求項４４に記載の方法。
46. 前記反応混合物のｐＨが約１．２〜約３．０に保たれる、請求項３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
47. 前記反応混合物のｐＨが約１．５〜約１．８に保たれる、請求項４６に記載の方法。
48. 前記第１の反応混合物が（ｉｉ）の前に予熱される、請求項３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
49. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１２ヶ月間の安定性を有する、請求項３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
50. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１８ヶ月間の安定性を有する、請求項４９に記載の方法。
51. 前記炭水化物がフルクトース含有炭水化物であり、前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約６ヶ月間の安定性を有する、請求項３３に記載の方法。
52. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも約１０ヶ月間の安定性を有する、請求項５１に記載の方法。
53. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項１〜７または３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
54. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、約１０ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項５３に記載の方法。
55. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、約５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項５３に記載の方法。
56. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項５３に記載の方法。
57. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも６ヶ月間の安定性を有する、請求項５３に記載の方法。
58. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも１０ヶ月間の安定性を有する、請求項５３に記載の方法。
59. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも１０ヶ月間の安定性を有する、請求項５３に記載の方法。
60. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、少なくとも１０ヶ月間の安定性を有する、請求項５３に記載の方法。
61. 請求項１〜７または３３〜４３のいずれか一項に記載の方法によって製造される、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
62. 前記カラメルが約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
63. 前記カラメルが約１０ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
64. 前記カラメルが約５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
65. 前記カラメルが約１ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
66. 少なくとも約１２週間の安定性を有する、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
67. 少なくとも約１８週間の安定性を有する、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
68. 前記炭水化物が、グルコース、グルコースシロップ、またはフルクトース含有炭水化物から選択される、請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
69. 前記炭水化物がフルクトース含有炭水化物であり、カラメルが少なくとも約６ヶ月間の安定性を有する、請求項６８に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
70. 請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを食品または飲料マトリックスに添加するステップを含む、食品または飲料を製造する方法。
71. 請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルが、飲料マトリックスに添加される、請求項７０に記載の方法。
72. 前記飲料が清涼飲料である、請求項７１に記載の方法。
73. 請求項６１に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを含む、食品または飲料。
74. 前記食品または飲料が飲料である、請求項７３に記載の食品または飲料。
75. 前記飲料が約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む清涼飲料である、請求項７３に記載の飲料。
76. 前記低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルをさらに加工して、４−ＭｅＩの量をさらに低下させるステップをさらに含んでなる、請求項１〜７または３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
77. 前記さらに加工するステップが、分画を含む、請求項７６に記載の方法。
78. 請求項７６に記載の方法によって製造される、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
79. 前記カラメルが、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項７８に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメル。
80. 請求項７８に記載の低４−ＭｅＩクラスカラメルを食品または飲料マトリックスに添加するステップを含む、食品または飲料を製造する方法。
81. 前記食品または飲料が飲料である、請求項８０に記載の方法。
82. 前記飲料が清涼飲料である、請求項８１に記載の方法。
83. 請求項７８に記載の低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを含む、食品または飲料。
84. 前記食品または飲料が飲料である、請求項８３に記載の食品または飲料。
85. 前記飲料が、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む清涼飲料である、請求項８３に記載の飲料。
86. （ｉ）クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルから選択されるカラメルを含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）前記溶液を透析濾過の対象として、高分子量着色体および水を含む残留画分と透過画分とを提供するステップと；（ｉｉｉ）前記透過画分を逆浸透の対象として、再循環水流および透過濃縮物流を提供するステップと；（ｉｖ）前記残留画分および再循環水流をカラメル化溶液に添加するステップと；（ｖ）ステップ（ｉｉ）〜（ｖ）を１回または複数回反復し、濃縮精製低４−ＭｅＩクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルを提供するステップとを含む、カラメル溶液の低分子量成分を低下させる方法。
87. ステップ（ｖ）が、４−ＭｅＩ濃度が約１５ｐｐｍ未満になるまで実施される、請求項８６に記載の方法。
88. ステップ（ｖ）が、４−ＭｅＩ濃度が約１０ｐｐｍ未満になるまで実施される、請求項８６に記載の方法。
89. ステップ（ｖ）が、４−ＭｅＩ濃度が約５ｐｐｍ未満になるまで実施される、請求項８６に記載の方法。
90. ステップ（ｖ）が、４−ＭｅＩ濃度が約１ｐｐｍ未満になるまで実施される、請求項８６に記載の方法。
91. ステップ（ｖ）が、約３〜約１０時間にわたり実施される、請求項８６に記載の方法。
92. ステップ（ｖ）が、約６時間にわたり実施される、請求項９１に記載の方法。
93. 前記方法の対象となるクラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルが、未濃縮カラメル、二倍濃縮カラメルまたは低４−ＭｅＩカラメルから選択される、請求項８６に記載の方法。
94. 前記方法の対象となるクラスＩＩまたはクラスＩＶカラメルが、低４−ＭｅＩカラメルである、請求項９３に記載の方法。
95. 前記方法の対象となるカラメルが、（ｉ）炭水化物および酸を含む溶液を提供するステップと；（ｉｉ）カラメル化反応を前記溶液中で開始するステップと；（ｉｉｉ）開始後、アンモニウムおよび亜硫酸塩の一部を溶液に添加するステップと；（ｖ）前記カラメル化反応を継続して、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルを製造するステップとによって得られるクラスＩＶカラメルである、請求項９４に記載の方法。
96. 前記カラメル化溶液が、約１：１の容量希釈で、クラスＩＩＩまたはクラスＩＶカラメルおよびプロセス水を含む、請求項８６に記載の方法。
97. 透析濾過が約６０°Ｆ〜約９５°Ｆの温度で実施される、請求項８６に記載の方法。
98. 透析濾過が約８００以下の分画分子量（ＭＷＣＯ）を含む、請求項８６に記載の方法。
99. 前記分画分子量が約７００以下である、請求項８６に記載の方法。
100. 前記分画分子量が約６００以下である、請求項８６に記載の方法。
101. 透析濾過中の前記カラメル溶液のｐＨが約７．５を超える、請求項８６に記載の方法。
102. 透析濾過が、前記透過濃縮流が約１ブリックスになるまで定圧様式で実施され、その後、一定流量様式で実施される、請求項８６に記載の方法。
103. 前記カラメルが、低４−ＭｅＩクラスＩＶカラメルである、請求項８６に記載の方法。
104. 前記カラメルが、低４−ＭｅＩクラスＩＩＩカラメルである、請求項８６に記載の方法。
105. 請求項８６〜１０４のいずれか一項に記載の方法によって得られる、低４−ＭｅＩカラメル。
106. 前記カラメルが、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメル。
107. 前記カラメルが、少なくとも約１２ヶ月間の安定性を有する、請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメル。
108. 前記カラメルが、少なくとも約１８ヶ月間の安定性を有する、請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメル。
109. 前記クラスＩＩＩまたはＩＶカラメルが、フルクトース含有炭水化物に由来して、前記カラメルが、少なくとも６ヶ月間の安定性を有する、請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメル。
110. 請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメルを食品または飲料マトリックスに添加するステップを含む、食品または飲料を製造する方法。
111. 前記食品または飲料が飲料である、請求項１１０に記載の方法。
112. 前記飲料が清涼飲料である、請求項１１０に記載の方法。
113. 前記清涼飲料が、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項１１２に記載の方法。
114. 請求項１０５に記載の低４−ＭｅＩカラメルを含む、食品または飲料。
115. 前記食品または飲料が飲料である、請求項１１４に記載の食品または飲料。
116. 前記飲料が清涼飲料である、請求項１１４に記載の飲料。
117. 前記清涼飲料が、約１５ｐｐｍ未満の４−ＭｅＩを含む、請求項１１５に記載の飲料。