Karamelizacija je kemijski proces koji se odvija kada se šećer zagrije na visoku temperaturu. U tom procesu šećer se razgrađuje u složenom nizu kemijskih reakcija. To uzrokuje da šećer postupno dobiva smeđu boju i čini njegov okus mnogo složenijim. Ovaj proces se često koristi u kuhanju kako bi se hrana dočarala bogatijim i kompliciranijim okusima. Također je ključan u izradi slatkiša i odgovoran je za okus, teksturu i izgled karamele.
Toplina ima niz različitih učinaka na hranu. Ako se pravilno koristi u procesu kuhanja, toplina čini više nego samo razgrađuje neprobavljive elemente i ubija neprijateljske mikrobe. Dodavanje topline hrani izaziva mnoge složene kemijske reakcije. Te reakcije, uključujući karamelizaciju i Maillardovu reakciju, proizvode mnoge nove organske spojeve razgradnjom i modificiranjem molekularne strukture hrane. Većina ljudi smatra da ti spojevi imaju vrlo ugodan okus.
Šećer je specifična meta karamelizacije. Većina namirnica sadrži određenu količinu jednog ili drugog šećera. Fruktoza, saharoza, glukoza i maltoza su sve uobičajene u mnogim različitim namirnicama kao i drugi šećeri. Kako se ti šećeri zagrijavaju, njihova se kemijska struktura počinje razbijati. Specifična temperatura na kojoj se odvija ovaj proces varira od šećera do šećera, ali većina se počinje karamelizirati na 310 stupnjeva Fahrenheita (154 stupnja Celzijusa), iako fruktoza ima mnogo nižu točku karamelizacije i počet će se razlagati na 230 stupnjeva Fahrenheita (110 stupnjeva Celzija).
Niska temperatura na kojoj se fruktoza počinje razgrađivati znači da se šećer najlakše karamelizira, ali i da se mora paziti pri radu s namirnicama koje su bogate nekoliko različitih vrsta šećera. Okus luka slavno ima koristi od karamelizacije. Međutim, šećer u luku dolazi u nekoliko vrsta, uključujući fruktozu. Kako bi se luk uspješno karamelizirao, kuhar mora staviti dovoljno topline da počne razgrađivati fruktozu, ali ne toliko da razbije ostale šećere, jer bi se fruktoza pregrijala i počela gorjeti.
Pažljivo upravljanje temperaturom važno je u još jednoj uobičajenoj primjeni karamelizacije. Slatkiši na bazi šećera ovise o vrlo marljivom upravljanju temperaturom šećernog sirupa. Karamele se, za razliku od nekih drugih bombona, prave tako da se sva voda prokuha u šećernom sirupu. Tako ostaje šećer koji je jedva na točki karamelizacije. Nešto dodatnog zagrijavanja, do oko 350 stupnjeva Fahrenheita (176.7 stupnjeva Celzija), omogućuje nastavak reakcije.
Pažljivi proizvođač slatkiša tada može održavati temperaturu relativno konstantnom sve dok reakcija ne prođe svojim tijekom i ne proizvede bogat, sladak, orašasti okus. Previše topline u ovom trenutku jednostavno će spržiti šećer. To proizvodi dim i uništava seriju slatkiša.