KR20190045359A - 식용 캐러멜 색 조성물 - Google Patents
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Abstract
식용 캐러멜 색 조성물 및 이를 제조하는 방법이 개시된다. 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법은 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서 반응 혼합물을 가열하는 단계를 포함하고, 여기서 반응 혼합물은 탄수화물 및 설파이트 화합물을 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2016년 9월에 "Edible Caramel Color Composition"의 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제62/396,994호의 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체는 본원에 참조로 포함된다.
개시 분야
본 개시는 일반적으로 식용 캐러멜 색 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
캐러멜 색 조성물은 식품 및 음료 제품에 요망되는 색을 부여하기 위해 광범위하게 사용된다. 이러한 조성물은 전형적으로 화합물들의 복합 혼합물을 함유하고, 일반적으로 탄수화물을 단독으로 또는 다른 성분의 존재에서 가열함으로써 생산된다. 이러한 공정을 이용하여 생성된 캐러멜 색은 적색 내지 적갈색 내지 암갈색 또는 심지어 검은색 범위의 색을 가질 수 있다.
캐러멜 색 조성물로 넓은 범위의 색조가 달성될 수 있지만, 모든 조성물이 모든 식품 및 음료 제품 전반에 걸쳐 사용될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 캐러멜 색 조성물은 저 pH 식품 및 음료 제품, 예컨대, 탄산 소프트 드링크 음료에서 사용하기에 적합한 반면, 그 밖의 캐러멜 색 조성물은 안정성을 위해 더 높은 pH의 식품 및 음료 제품을 필요로 한다. 특정 유형 또는 캐러멜 색 조성물을 생산하는 비용은 또한 많은 제품에서 중요한 고려 사항이다. 따라서, 특정 식품 및 음료 제품에 적합한 비용 효과적인 캐러멜 색 조성물을 생산하는 데 있어서 상당한 난제가 남아 있다.
본 개시는 일반적으로 저 pH 식품 및 음료 제품, 예컨대, 소프트 드링크 음료에서 사용하기에 적합한 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물을 제공한다. 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법이 또한 제공된다.
일 양태에 따르면, 본 개시는
a) 탄수화물 및 설파이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물을, 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기에 충분한 시간 동안 가열하는 단계(여기서, 가성 캐러멜 색 조성물은 약 3.8 내지 약 4.5의 색조를 가짐)를 포함하는, 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 개시는 또한
b) 선택적으로, 캐러멜 조성물을 냉각시키는 단계/및
c) 캐러멜 색 조성물의 pH를 조절하기 위해 가성 물질을 첨가하는 단계의 추가 단계를 제공한다.
개시의 또 다른 양태는 바로 위에 제시된 단계들을 포함하는 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물에 관한 것이다. 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하기 위한 이러한 공정, 특히, 가성 물질의 부재에서 가열하여 캐러멜 색을 생성시킨 다음, 가성 물질로 pH를 조절함으로써 그러한 조성물을 제조하는 공정은 저 pH 범위에서 안정한 캐러멜 색 조성물을 제공하고, 상업적으로 입수 가능한 "클래스 Ⅳ" 캐러멜 색 조성물(본원에 기재된 바와 같은)과 유사한 색조를 갖고, 그에 따라서 탄산 음료 및 그 밖의 저 pH 식품 및 음료 제품에서 사용하기에 특히 유용하다는 것이 발견되었다.
이러한 및 다른 양태 및 구현예는 상세한 설명 및 첨부된 청구항에서 제공되고, 특정 구현예는 도면에 도시되어 있다.
도 1은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 및 클래스 IV 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 가시선 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 2는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 및 클래스 IV 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 UV 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 다양한 pH 값에서 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다.
도 4는 다양한 pH 값에서 본 발명의 일 구현예에 따른 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다.
도 5는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 양성자 NMR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 2는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 및 클래스 IV 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 UV 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 다양한 pH 값에서 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다.
도 4는 다양한 pH 값에서 본 발명의 일 구현예에 따른 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다.
도 5는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 양성자 NMR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
본 개시의 하나 이상의 특정 구현예 및/또는 양태가 본원에 기재된다. 일반적으로, 식용 캐러멜 색 조성물은 상업적으로 입수 가능한 식품-등급 영양 감미제로 이루어진 탄수화물을 단독으로 또는 식품-등급 산, 알칼리 또는 염의 존재에서 가열함으로써 제조된다. 산, 알칼리 및/또는 염은 캐러멜 특유의 색 및 기능 특성을 주는 촉매로서 사용된다. 산, 알칼리 및/또는 염 없이 제조된 식용 캐러멜 색 조성물은 일반적으로 "태운 설탕(burned sugar)"으로 표기되고, 엄밀히 착색제라기 보다는 부수적인 색을 갖는 향미제로서 사용된다. 이러한 식용 캐러멜 조성물은 후술되는 네 가지 일반적인 부류로 나뉜다.
일반 캐러멜(plain caramel) 또는 가성 캐러멜(caustic caramel)로도 지칭되는 클래스 I은 탄수화물을 산 또는 알칼리와 함께 그러나 어떠한 암모늄 또는 설파이트 화합물의 사용 없이 가열함으로써 제조된다.
가성 설파이트 캐러멜로도 지칭되는 클래스 II는 탄수화물을 산 또는 알칼리와 함께 설파이트 화합물의 존재에서 그러나 암모늄 화합물의 사용 없이 가열함으로써 제조된다. 전형적으로, 클래스 II 캐러멜 화합물은 탄수화물 및 아황산 염(즉, 칼륨 또는 나트륨의 설파이트 염)을 사용하여 합성된다. 이러한 화학 물질의 반응은 소듐 하이드록사이드 또는 포타슘 하이드록사이드와 같은 가성 물질의 첨가에 의해 촉매작용된다. 일반적으로, 클래스 II 캐러멜은 불그스름한 색조를 갖고, 약 2.5 내지 3의 pH보다 높은 산에서 안정하다.
암모니아 캐러멜, 암모니아 공정 캐러멜, 밀폐형-팬 암모니아 공정 캐러멜, 개방형-팬 암모니아 공정 캐러멜, 제빵용 캐러멜, 제과용 캐러멜, 또는 맥주 캐러멜로도 지칭되는 클래스 III는 탄수화물을 산 또는 알칼리와 함께 암모늄 화합물의 존재에서 그러나 설파이트 화합물의 사용 없이 가열함으로써 제조된다.
설파이트 암모니아 캐러멜로도 지칭되는 클래스 IV는 탄수화물을 산 또는 알칼리와 함께 설파이트 화합물과 암모늄 화합물 둘 모두의 존재에서 가열함으로써 제조된다. 일반적으로, 클래스 Ⅳ 캐러멜은 갈색 또는 검은색 색조를 갖고, 일반적으로 약 1.5의 pH보다 높은 산에서 안정하다.
캐러멜 색 조성물이 사용되는 콜라-타입 음료와 같은 탄산 소프트 드링크 음료는 전형적으로 약 1.5 내지 약 2.5의 pH를 갖는다. 클래스 II 캐러멜 색 조성물이 전형적으로 불안정한 이러한 음료들의 저 pH 때문에, 클래스 II 캐러멜 색 조성물은 일반적으로 탄산 소프트 드링크 음료에서 사용하기에 부적합했다. 오히려, 저 pH에서 안정한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물이 전형적으로 탄산 소프트 드링크 음료 및 그 밖의 산성 음료에서 사용된다. 더욱이, 전형적인 클래스 II 캐러멜 색 조성물은 클래스 IV 캐러멜 색 조성물에 비해 불그스름한 색조를 갖는다(색조는 클래스 II 캐러멜 색 조성물의 경우에 약 4.9 내지 7.0의 범위이고, 클래스 Ⅳ 캐러멜 색 조성물의 경우에 약 3.0 내지 4.5의 범위임). 이러한 불그스름한 색조는 전형적인 클래스 II 캐러멜 색을 콜라와 같은 다수의 탄산 소프트 드링크 음료 및 더 어두운(더 검은) 색이 필요하고 클래스 IV 캐러멜 색 조성물이 사용될 수 없는 다른 식료품에서 사용하기에 일반적으로 부적합하게 만든다.
따라서, 클래스 IV 캐러멜 색 조성물이 저 pH 식품 및 음료에 이상적인 것으로 보이지만, 클래스 Ⅳ 캐러멜 색 조성물은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물보다 생산하기에 비용이 더 많이 들고, 시간-소모적이다. 예를 들어, 클래스 IV 캐러멜 색 조성물은 암모니아를 포함하여 추가 시약을 필요로 하며, 흔히 추가 반응 단계들 및 장비를 필요로 할 수 있다. 더욱이, 업계에서는 암모니아 또는 암모늄 염을 사용하여 상업적으로 생산된 캐러멜(클래스 IV 캐러멜 색 조성물)과 조리된 식품에서 또는 수크로오스가 가열될 때 형성되는 캐러멜 간에 독성학적 차이가 확실히 있는 지의 여부에 관해서 상당한 논란이 있다. 클래스 Ⅳ 캐러멜 색 조성물의 사용을 둘러싼 불확실성을 없애기 위해, 저 pH에서 안정하고, 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조를 갖는 클래스 II 캐러멜 색 조성물을 형성시키는 것이 바람직하다.
본 개시의 구현예는 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조를 갖는 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 개시의 추가 구현예는 약 1.0 초과의 pH에서, 예를 들어 약 1.0 내지 약 2.5의 pH에서 안정한 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조를 갖는 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 관한 것이다. 일부 구현예에서, 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물은 약 1.0 내지 약 2.5, 예를 들어 약 1.0, 약 1.1, 약 1.2, 약 1.3, 약 1.4, 약 1.5, 약 1.6, 약 1.7, 약 1.8, 약 1.9, 약 2.0, 약 2.1, 약 2.2, 약 2.3, 약 2.4, 약 2.5, 또는 이들 사이의 어떠한 범위의 pH에서 안정할 수 있다. 본 개시의 다른 구현예는 약 0.1 초과의 pH에서, 예를 들어 약 0.1 내지 약 2.5의 pH에서 안정한 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조를 갖는 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 관한 것이다. 일부 구현예에서, 식용 클래스 II 캐러멜 색 조성물은 약 0.1 내지 약 2.5, 예를 들어 약 0.1, 약 0.2, 약 0.3, 약 0.4, 약 0.5, 약 0.6, 약 0.7, 약 0.8, 약 0.9, 약 1.0, 약 1.1, 약 1.2, 약 1.3, 약 1.4, 약 1.5, 약 1.6, 약 1.7, 약 1.8, 약 1.9, 약 2.0, 약 2.1, 약 2.2, 약 2.3, 약 2.4, 약 2.5, 또는 이들 사이의 어떠한 범위의 pH에서 안정할 수 있다.
일부 구현예에서, 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법은 탄수화물 및 설파이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물을, 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기에 충분한 시간 동안 가열하는 단계로서, 상기 가성 캐러멜 색 조성물이 약 3.8 내지 약 4.5의 색조를 갖는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 식용 캐러멜 색 조성물은 약 3.8 내지 약 4.5, 예를 들어 약 3.8, 약 3.9, 약 4.0, 약 4.1, 약 4.2, 약 4.3, 약 4.4, 약 4.5, 또는 이들 사이의 어떠한 범위의 색조를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법은, 탄수화물 및 설파이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물을, 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기에 충분한 시간 동안 가열하는 단계로서, 식용 캐러멜 색 조성물이 약 3.8 미만의 색조를 갖는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 더 어두운 식용 캐러멜 조성물은 음료 산업에서 일반적으로 유용하지는 않지만, 이들은 식품 산업 전반에 걸쳐 유용할 수 있다.
다른 구현예에서, 식용 캐러멜 색 조성물은 바로 위에 제시된 단계들을 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 생성된 캐러멜 색 조성물은 저 pH 범위에서 안정하고, 상업적으로 입수 가능한 "클래스 IV" 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조를 갖고, 그에 따라서 탄산 음료 및 그 밖의 저 pH 식품 및 음료 제품에서 사용하기에 특히 유용하다.
일부 구현예에서, 식용 캐러멜 색 조성물을 생산하는 방법이 제공된다. 설파이트 용액은 약 1 내지 약 2의 pH, 예를 들어 약 1의 pH, 약 1.1의 pH, 약 1.2의 pH, 약 1.3의 pH, 약 1.4의 pH, 약 1.5의 pH, 약 1.6의 pH, 약 1.7의 pH, 약 1.8의 pH, 약 1.9의 pH 또는 약 2.0 및 이들 사이의 어떠한 범위의 pH를 갖는 반응 혼합물을 생성시키기 위해 탄수화물의 용액에 첨가될 수 있다. 설파이트 용액은 이산화황, 포타슘 설파이트, 소듐 설파이트 및 하이드로젠 설파이트와 같은 어떠한 적합한 황-함유 화합물의 액체 또는 기체 용액일 수 있다. 당업자에게 일반적으로 이해되는 바와 같이, 이산화황의 수용액은 일반적으로 아황산으로 지칭되며, 다수의 황 산화물 종을 함유할 수 있다. 탄수화물의 용액은 전형적으로 약 80 브릭스 내지 약 90 브릭스, 예를 들어 약 80 브릭스, 약 82 브릭스, 약 84 브릭스, 약 86 브릭스, 약 88 브릭스, 약 90 브릭스 및 이들 사이의 어떠한 범위의 밀도를 갖는 프룩토오스, 글루코오스, 전화당, 당밀, 락토오스, 몰트 시럽, 또는 이들의 조합물과 같은 당업자에게 알려져 있는 어떠한 적합한 탄수화물일 수 있다. 일부 구현예에서, 설파이트 용액은 아황산 용액일 수 있고, 아황산 용액은 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 1 중량%, 약 5 중량%, 약 10 중량%, 약 15 중량%, 약 20 중량%, 또는 이들 사이의 어떠한 범위의 이산화황일 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 아황산 용액은 약 6 중량%의 이산화황인 상업적으로 입수 가능한 용액일 수 있다.
일부 구현예에서, 설파이트 용액은 아황산 용액일 수 있고, 아황산 용액의 형태로 반응 혼합물에 첨가되는 이산화황의 양은 탄수화물의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 예를 들어 약 1 중량%, 약 5 중량%, 약 10 중량%, 약 15 중량%, 약 20 중량%, 약 25 중량%의 범위 및 이들 사이의 어떠한 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 아황산 용액은, 예를 들어 약 50 내지 약 120 psi, 예를 들어 약 50 psi, 약 60 psi, 약 70 psi, 약 80 psi, 약 90 psi, 약 100 psi, 약 110 psi, 약 120 psi 및 이들 사이의 어떠한 범위의 압력하에 밀폐된 반응기에서 탄수화물의 용액에 첨가된다. 일부 구현예에서, 아황산은 반응 중에 적어도 두 개의 분획으로, 적어도 2회의 시간 간격으로 첨가될 수 있고, 예를 들어 아황산 용액의 절반은 반응의 시작 시에 반응 혼합물에 첨가될 수 있고, 아황산 용액의 절반은 반응을 시작한 지 1시간 후에 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 아황산 용액은 고압 펌프를 통해 반응 혼합물에 첨가될 수 있다.
일부 구현예에서, 생성된 반응 혼합물은 약 1.0 내지 약 2.0, 예를 들어 약 1.0, 약 1.2, 약 1.4, 약 1.6, 약 1.8, 약 2.0, 또는 이들 사이의 어떠한 범위의 pH를 가질 수 있다. 반응 혼합물은 이후 바람직한 캐러멜 색을 형성시키는 데 필요한 시간 및 온도로 가열된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 온도가 더 높고 시간이 더 길수록, 더 어둡고 더 강렬한 캐러멜 색 조성물이 제공되고, 그에 따라서 가열 시간 및 온도는 캐러멜 색 최종 생성물의 요망되는 특성에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 생성된 반응 혼합물은 약 120℃ 내지 약 160℃, 예를 들어 약 120℃, 약 130℃, 약 140℃, 약 150℃, 약 160℃ 및 이들 사이의 어떠한 범위로 가열될 수 있다. 생성된 반응 혼합물은 압력하에 유지되고, 약 2 내지 약 6 시간, 예를 들어 약 2 시간, 약 2.5 시간, 약 3 시간, 약 3.5 시간, 약 4 시간, 약 4.5 시간, 약 5 시간, 약 5.5 시간, 약 6 시간 및 이들 사이의 어떠한 범위 동안 가열된다. 예를 들어 일부 구현예에서, 반응 혼합물은 약 70 psi 내지 약 100 psi의 압력하에 1 시간, 4 시간, 또는 4.5 시간 동안 140℃까지 가열된다.
일부 구현예에서, 열이 반응기로부터 제거되면, 어떠한 잔류 이산화황을 방출시키기 위해 반응기 통기구가 개방된다. 이후, 반응 혼합물은 일반적으로 대략 실온으로 냉각되고, pH는 포타슘 하이드록사이드 또는 소듐 하이드록사이드와 같은 가성제로 조절될 수 있다. 일부 구현예에서, pH는 약 pH 2 내지 4로, 예를 들어 약 pH 2로, 약 pH 2.5로, 약 pH 3으로, 약 pH 3.5로, 약 pH 4로 및 이들 사이의 어떠한 범위로 조절된다. 생성된 식용 캐러멜 색 조성물은 이후, 예컨대, 막 여과를 통해 여과되고, 분무 건조될 수 있다. 생성된 식용 캐러멜 색 조성물은 클래스 II 캐러멜 색 조성물이지만, pH 1.5 내지 pH 2와 같은 저 pH에서 안정할 수 있고, 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 색조와 유사한 색조, 예를 들어 약 3.8 내지 4.5, 예를 들어 3.8, 3.85, 3.9, 3.95, 4.0, 4.05, 4.1, 4.15, 4.2, 4.25, 4.3, 4.35, 4.4, 4.45, 4.5 및 이들 사이의 모든 범위 값의 색조를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 조성물이 제공된다.
도 1은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 및 클래스 IV 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 가시선 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. "클래스 IV"로 표시된 선은 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 가시선 흡수 스펙트럼을 나타낸다. "상업적으로 입수 가능한 클래스 II"로 표시된 선은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 가시선 흡수 스펙트럼을 나타낸다. "신규한 클래스 II"로 표시된 선은 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 가시선 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이러한 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 가시선 흡수는, 특히, 적색 광인 약 620 내지 약 700 나노미터의 파장에서, 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색 조성물의 가시선 흡수 스펙트럼과 매우 비슷하다.
도 2는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 UV 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. "상업적으로 입수 가능한 클래스 II"로 표시된 선은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸다. "신규한 클래스 II"로 표시된 선은 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이러한 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 UV 흡수는, 특히, 285 nm 초과의 파장에서, 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물과 실질적으로 상이하다. 이론으로 국한시키려고 의도하는 것은 아니지만, 285 내지 300 nm의 UV 흡수에서의 차이는 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 것들과 비교하여 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색에 존재하는 상이한 반응 중간체, 반응 메카니즘 및 최종 생성물을 증명하는 것으로 사료된다. 이러한 두 캐러멜 색 조성물들 간의 차이는 추가로 두 생성물의 색조 지수 및 산 안정성에서의 차이에 의해 입증된다.
도 3은 다양한 pH 값에서 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다. 이러한 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 z-평균 입도와 제타 전위 둘 모두는 약 1.5 내지 약 8의 pH 값에 걸쳐 비교적 안정하다(측정된 값 모두가 각각 7 nm 및 5 mV의 범위 사이로 떨어져 있음). 특히, 저 pH 값에서의 이러한 안정성은 이러한 식용 캐러멜 조성물이 탄산 소프트 드링크 음료에서와 같은 저 pH에서 사용되는 것을 가능하게 한다.
도 4는 다양한 pH 값에서 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색의 z-평균 입도 및 제타 전위를 나타내는 그래프이다. 이러한 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, z-평균 입도는 2 미만의 pH에서 가파르게 감소되고, 8의 pH에서 입도의 대략 절반인 z-평균 입도로 감소된다. 특히, 저 pH 값에서의 이러한 불안정성은 이러한 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색이 탄산 소프트 드링크 음료에서 와 같은 저 pH에서 사용 가능하지 못하게 한다.
도 5는 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. "C2-ME"로 표시된 선은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸다. "C2-JK"로 표시된 선은 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이러한 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물의 화학 구조는 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 화학 구조와 상당히 상이하다.
도 6은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색과 비교한 본 발명의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸다. "C2-ME"로 표시된 스펙트럼은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 1H NMR 스펙트럼을 나타낸다. "C2-3K"로 표시된 스펙트럼은 본 개시의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물에 대해 측정된 1H NMR 스펙트럼을 나타낸다. 스펙트럼으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물의 조성은 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색의 조성과 다르다. 예를 들어, 본 개시의 일 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물에 대한 1H NMR 스펙트럼은 상업적으로 입수 가능한 식용 캐러멜 색 조성물에 대한 1H NMR 스펙트럼과 더 별개의 뚜렷한 피크를 나타내는데, 이는 본 개시의 구현예에 따른 식용 캐러멜 색 조성물이 상업적으로 입수 가능한 식용 캐러멜 색 조성물보다 더 적은 부산물 모이어티를 갖는 더 단순한 구조라는 것을 시시한다.
실시예
실시예
1
6 중량%의 SO2인 아황산 용액(2500 그램)을 밀폐된 반응기에서 84.2 브릭스의 밀도를 갖는 3000 그램의 글루코오스 시럽 용액에 고압 펌프를 통해 첨가하였다. 생성된 반응 혼합물은 1.5의 pH를 가졌다. 반응 혼합물을 이후 100 psi의 압력에서 140℃까지 4 시간 동안 가열한 후, 반응으로부터 열을 제거하였다. 반응으로부터 열이 제거되면, 통기구를 열어 잔여 SO2를 제거하였다. 캐러멜 색 조성물의 pH를 이후 측정하였고, 0.5인 것으로 확인되었다.
캐러멜 색 조성물이 이후 실온으로 냉각되게 하고, pH를 50% KOH 용액에 의해 2.9로 조절하였다. 생성된 캐러멜 색 조성물을 270 달톤의 분획 분자량(molecular weight cutoff: MWCO)을 갖는 공극 크기로 되어 있는 막을 통해 여과하고, 분무 건조시켰다. 캐러멜 색 조성물의 색조는 4.41인 것으로 측정되었다. 특히, 이러한 색조는 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색과 대체로 동일하고, 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색보다 약 1.5 내지 2 단위 더 낮았다.
실시예
2
6 중량%의 SO2인 아황산 용액(1250 그램)을 밀폐된 반응기에서 84.2 브릭스의 밀도를 갖는 3000 그램의 글루코오스 시럽 용액에 고압 펌프를 통해 첨가하였다. 생성된 반응 혼합물은 1.5의 pH를 가졌다. 반응 혼합물을 70 psi의 압력에서 140℃까지 1 시간 동안 가열하였다. 이후, 6 중량%의 SO2인 1250 그램의 아황산 용액을 8 ml/min의 유량으로 150 분 동안 고압 펌프를 통해 첨가하고, 그 동안 반응을 140℃로 유지하고 압력을 70 psi로 유지하였다. 5 시간 후, 반응으로부터 열을 제거하고, 통기구를 열어 잔여 SO2를 제거하였다. 캐러멜 색 조성물의 pH를 이후 측정하였고, 0.9인 것으로 확인되었다.
캐러멜 색 조성물이 이후 실온으로 냉각되게 하고, pH를 50% KOH 용액에 의해 2.8로 조절하였다. 생성된 캐러멜 색 조성물을 270 달톤의 분획 분자량(MWCO)을 갖는 공극 크기로 되어 있는 막을 통해 여과하고, 분무 건조시켰다. 캐러멜 색 조성물의 색조는 4.45인 것으로 측정되었다. 특히, 이러한 색조는 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색과 대체로 동일하고, 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색보다 약 1.5 내지 2 단위 더 낮았다.
실시예
3
84.2 브릭스의 밀도를 갖는 3000 그램의 글루코오스 시럽 용액을 1000 그램의 물과 혼합하였다. 이러한 글루코오스 용액을 밀폐된 반응기에 넣고, 200 그램의 SO2 가스를 밀폐된 반응기에 첨가하였다. 생성된 반응 혼합물의 pH는 1.4였다. 이러한 반응 혼합물을 70 psi의 압력에서 140℃까지 1 시간 동안 가열하였다. 이후, 반응으로부터 열을 제거하고, 통기구를 열어 잔여 SO2를 제거하였다. 캐러멜 색 조성물의 pH를 이후 측정하였고, 0.7인 것으로 확인되었다.
캐러멜 색 조성물이 이후 실온으로 냉각되게 하고, pH를 50% KOH 용액에 의해 2.9로 조절하였다. 생성된 캐러멜 색 조성물을 270 달톤의 분획 분자량(MWCO)을 갖는 공극 크기로 되어 있는 막을 통해 여과하고, 분무 건조시켰다. 캐러멜 색 조성물의 색조는 4.35인 것으로 측정되었다. 특히, 이러한 색조는 상업적으로 입수 가능한 클래스 IV 캐러멜 색과 대체로 동일하고, 상업적으로 입수 가능한 클래스 II 캐러멜 색보다 약 1.5 내지 2 단위 더 낮았다.
정의
본원에 사용된 용어를 보다 명확하게 정의하기 위해, 하기 정의가 제공되며, 달리 지시되지 않거나 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 이러한 정의는 본 개시 전반에 걸쳐 적용 가능하다. 용어가 본 개시에서 사용되지만 본원에서 구체적으로 정의되지 않는 경우, IUPAC 화학 용어 요약집(IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Ed (1997))으로부터의 정의는, 그러한 정의가 어떠한 다른 개시 또는 본원에서 적용된 정의와 상충되지 않거나 그러한 정의가 적용되는 어떠한 청구항을 불명확하거나 불가능하게 만들지 않는 한, 적용될 수 있다. 본원에 참조로 포함되는 어떠한 문서에 의해 제공되는 어떠한 정의 또는 어법이 본원에 제공된 정의 또는 어법과 상충되는 경우, 본원에 제공된 정의 또는 어법으로 규정된다.
본원에서 사용되는 용어 "설파이트 화합물"은, 예를 들어 이산화황 및 하이드로젠 설파이트와 같은 황(IV)(산화 상태 +4)의 산화물을 함유하거나 이에 대한 공급원인 분자(비-이온성) 화합물 또는 전구체를 지칭한다. 그러나, 이온성 설파이트 및 바이설파이트 염은 이러한 정의에 포함되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "아황산"은 일반적으로 SO2의 수용액을 지칭하며, 어떠한 특정 황 산화물 종이 존재하는 것을 필요로 하지 않는다. 이론으로 국한시키려고 의도하는 것은 아니지만, SO2의 수용액은 일부 산화를 거쳐 일부 S(VI) 종, 예컨대, HSO4 - 및 SO4 2-를 형성시키는 것으로 사료된다.
청구항의 과도기적 용어 또는 어구와 관련하여, "~을 함유하는" 또는 "~을 특징으로 하는"과 동의어인 과도기적 용어 "~을 포함하는"은 포괄적이거나 제한이 없으며, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 과도기적 어구 "~으로 이루어지는"은 청구항에 명시되지 않은 어떠한 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. 과도기적 어구 "~을 필수적으로 포함하여 이루어지는"은 청구항의 범위를 명시된 물질 또는 단계 및 청구된 발명의 기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 제한한다. "~을 필수적으로 포함하여 이루어지는"의 청구항은 "~으로 이루어지는" 형식으로 기재된 폐쇄형 청구항과 "~을 포함하는" 형식으로 작성된 완전 개방형 청구항 사이의 중간 지점에 존재한다. 반대로의 지시가 없는 한, 화합물 또는 조성물을 기술하는 때에 "~을 필수적으로 포함하여 이루어지는"은 "~을 포함하는"으로 해석되지 않아야 하고, 이는 용어가 적용되는 조성물 또는 방법을 크게 변경시키지 않는 물질들을 포함하는 언급된 구성 요소를 기재하고자 의도된 것이다. 예를 들어, 물질 A를 필수적으로 포함하여 이루어지는 공급원료는 언급된 화합물 또는 조성물의 상업적으로 생산되거나 상업적으로 입수 가능한 샘플에 전형적으로 존재하는 불순물을 포함할 수 있다. 청구항이 상이한 특징 및/또는 특징 부류(예를 들어, 다른 가능한 것들 중에서, 방법 단계, 공급원료 특징 및/또는 생성물 특징)를 포함할 때, 과도기적 용어 ~을 포함하는, ~을 필수적으로 포함하여 이루어지는 및 ~으로 이루어지는은 사용되는 특징 부류에만 적용되고, 청구항 내 상이한 특징과 사용되는 상이한 과도기적 용어 또는 어구를 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 방법은 여러 언급된 단계들(및 다른 언급되지 않은 단계들)을 포함할 수 있지만, 특정 단계들로 이루어지는 촉매 시스템 제제를 사용하고, 언급된 구성 요소 및 다른 언급되지 않은 구성 요소를 포함하는 촉매 시스템을 사용한다. 조성물 및 방법은 다양한 구성 요소 또는 단계를 "포함하는"의 용어로 기재되지만, 조성물 및 방법이 또한 다양한 구성 요소 또는 단계를 "필수적으로 포함하여 이루어지거나" "이로 이루어질 수 있다".
단수형 용어("a", "an" 및 "the")는, 달리 구체적으로 지시되지 않거나 달리 문맥에서 요구되지 않는 한, 복수의 대안, 예를 들어 적어도 하나를 포함하는 것으로 의도된다.
색조 및 pH 등과 같은 측정의 범위를 기재할 때, 그러한 범위가 적정하게 포함할 수 있는 모든 개별적인 수, 예를 들어 범위의 개시된 끝점에서보다 적어도 하나 이상의 유효 숫자를 갖는 모든 개별적인 수를 개시한 것은 출원인의 의도이다. 예로서, 약 3.8 내지 약 4.5의 색조를 언급할 때, 출원인의 의도는 이러한 범위의 개시가 또한 약 4.5 이하까지 약 3.8, 약 3.85, 약 3.9 등을 개시하는 것이거나 이의 개시와 같은 것이다. 출원인의 의도는 범위를 기재하는 이러한 두 가지 방법이 상호교환 가능한 것이다. 더욱이, 값의 범위가 개시되거나 청구될 때, 출원인은 또한 범위의 개시가 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위-범위들 및 하위-범위들의 조합을 개시하는 것을 반영하고, 이와 상호교환 가능한 것으로 의도한다. 이에 따라서, 출원인은 어떤 이유로든, 예를 들어 출원인이 출원의 제출 시점에 모를 수 있는 참조를 감안하여, 출원인이 개시를 충분한 정도보다는 적게 청구하는 것을 선택한 경우, 범위에 따라 또는 어떠한 유사한 방식으로 청구될 수 있는 그룹 내 임의의 하위-범위들 또는 하위-범위들의 조합을 포함하여, 임의의 그러한 그룹의 임의의 개별 구성원을 규정하거나 배제할 권리를 갖는다.
값 또는 범위는 본원에서 "약", "약" 하나의 특정 값 및/또는 내지 "약" 또 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 그러한 값 또는 범위가 표현될 때, 개시된 다른 구현예는 하나의 특정 값 및/또는 내지 다른 특정 값의 언급된 구체적인 값을 포함한다. 유사하게, 값이 선행사 "약"의 사용에 의해 근사치로 표현될 때, 특정 값은 또 다른 구현예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 추가로, 본원에 개시된 다수의 값들이 존재하고, 각각의 값은 또한 본원에서 그러한 값 자체 이외에도 "약" 그러한 특정 값으로 개시된다는 것이 이해될 것이다. 양태들에서, "약"은 언급된 값의 10% 이내, 언급된 값의 5% 이내, 언급된 값의 2% 이내, 또는 언급된 값의 1% 이내를 의미하기 위해 사용될 수 있다.
본원에 사용된 어떠한 표제는 청구항의 범위를 해석하기 위해 또는 본원에 개시된 주제의 범위를 제한하기 위해 사용하려고 의도된 것이 아니다. 달리 추정적이거나 예측적인 것으로 지시된 예를 기재하기 위한 어떠한 과거 시제의 사용은 추정적이거나 예측적인 예가 실제로 수행되었다는 것을 반영하려고 의도된 것이 아니다.
본원에 언급된 모든 간행물 및 특허는, 예를 들어 본원에 기재된 발명과 연관하여 이용될 수 있는 간행물에 기재된 구성물 및 방법을 기재하고 개시하려는 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다. 본문 전반에 걸쳐 논의된 간행물은 본 출원의 출원일 전에 단지 이의 개시를 위해 제공된 것이다. 본원의 그 어느 것도 발명자들이 선행 발명으로 인해 그러한 개시를 앞당길 권리가 없다는 인정으로 해석되지 않아야 한다.
출원인은, 예를 들어 출원인이 모를 수 있는 선행 개시를 감안하여 어떠한 청구항의 범위를 제한하는 어떠한 선택, 특징, 범위, 요소, 또는 양태를 규정할 권리를 갖는다.
Claims (21)
- 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서 압력하에 반응 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 식용 캐러멜 색 조성물을 제조하는 방법으로서, 반응 혼합물은
탄수화물 및
설파이트 화합물을 포함하고,
식용 캐러멜 색 조성물은 약 3.8 내지 약 4.5의 색조를 갖는, 방법. - 제1항에 있어서, 설파이트 화합물은 이산화황 또는 아황산으로부터 선택되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 탄수화물은 글루코오스, 프룩토오스, 전환당, 당밀, 락토오스, 또는 몰트 시럽으로부터 선택되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 식용 캐러멜 색 조성물은 약 1.5 미만의 pH에서 안정한, 방법.
- 제1항에 있어서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 압력하에 반응 혼합물을 가열하는 단계는 약 50 psi 내지 약 150 psi의 압력에서 약 1 내지 약 10 시간의 기간 동안 반응 혼합물을 가열하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 압력하에 반응 혼합물을 가열하는 단계는 압력하에 약 100℃ 내지 200℃의 온도로 반응 혼합물을 가열하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 캐러멜 색 조성물은 약 0.1 내지 약 3의 pH를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서,
캐러멜 색을 냉각시키는 단계; 및
캐러멜 색의 pH를 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제8항에 있어서, 캐러멜 색의 pH는 포타슘 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 소듐 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 하이드로젠 카보네이트, 또는 소듐 포스페이트의 첨가에 의해 조절되는, 방법.
- 제9항에 있어서, 캐러멜 색을 여과한 후 캐러멜 색을 분무-건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서 반응 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물로서, 반응 혼합물은
탄수화물 및
설파이트 화합물을 포함하고,
식용 캐러멜 색 조성물은 약 3.8 내지 약 4.5의 색조를 갖는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물. - 제11항에 있어서, 설파이트 화합물은 이산화황 또는 아황산으로부터 선택되는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물.
- 제11항에 있어서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 압력하에 반응 혼합물을 가열하는 단계는
약 50 psi 내지 약 150 psi의 압력에서 약 1 내지 약 10 시간의 기간 동안 반응 혼합물을 가열하는 것을 추가로 포함하는, 식용 캐러멜 색 조성물. - 제11항에 있어서, 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 압력하에 반응 혼합물을 가열하는 단계는
압력하에 약 100℃ 내지 200℃의 온도로 반응 혼합물을 가열하는 것을 추가로 포함하는, 식용 캐러멜 색 조성물. - 제11항에 있어서, 캐러멜 색 조성물은 약 0.1 내지 약 3의 pH를 갖는, 식용 캐러멜 색 조성물.
- 제11항에 있어서, 식용 캐러멜 색 조성물은 약 1 내지 약 8의 pH에서 약 5 nm 내지 약 60 ㎛의 평균 입도를 갖는, 식용 캐러멜 색 조성물.
- 제11항에 있어서, 탄수화물은 글루코오스, 프룩토오스, 전환당, 당밀, 락토오스, 또는 몰트 시럽으로부터 선택되는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물.
- 제11항에 있어서, 공정은
캐러멜 색을 냉각시키는 단계; 및
캐러멜 색의 pH를 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물. - 제18항에 있어서, 캐러멜 색의 pH는 포타슘 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 소듐 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 하이드로젠 카보네이트, 또는 소듐 포스페이트의 첨가에 의해 조절되는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물.
- 제18항에 있어서, 캐러멜 색을 여과하고, 캐러멜 색을 분무-건조시키거나 동결-건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물.
- 캐러멜 색 조성물을 형성시키기 위해 가성 화합물의 부재에서 및 암모늄 화합물의 부재에서 반응 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물로서, 반응 혼합물은
탄수화물 및
설파이트 화합물을 포함하고,
식용 캐러멜 색 조성물은 약 3.8 미만의 색조를 갖는, 공정에 의해 제조된 식용 캐러멜 색 조성물.
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