Ilmu Pengetahuan tentang Permen
Pernahkah Anda mengikuti resep permen yang sulit dengan sempurna, hanya untuk mendapatkan permen yang lengket, berbutir-butir, atau berantakan? Rahasia untuk mendapatkan permen yang sempurna dan seperti kaca bukanlah sihir. Ini adalah ilmu pengetahuan.
Dalam panduan ini, kami akan menguraikan seluruh proses pembuatan permen keras. Kita akan menjelajahi kimia gula dan fisika suhu. Kami akan membahas teknik-teknik penting yang memisahkan pemula dari para ahli.
Pada akhirnya, Anda tidak hanya memiliki resep. Anda akan memiliki pengetahuan untuk mengontrol hasilnya setiap saat. Kami akan membahas hal-hal penting dalam gelas gula, kontrol suhu yang tepat, dan pencegahan kristalisasi. Selain itu, kami akan menjelaskan fungsi dari setiap bahan.
Memahami Gelas Gula
Apa itu Gelas Gula
Tujuan utama dalam pembuatan permen keras adalah menciptakan apa yang disebut dengan gula kaca. Ini bukan zat kristal seperti gula meja.
Sebaliknya, permen keras adalah benda padat amorf. Molekul gula terkunci dalam susunan yang acak dan berantakan. Anggap saja seperti molekul-molekul di kaca jendela.
Kondisi yang berantakan ini membuat permen keras terlihat jernih dan teksturnya yang halus dan rapuh. Pada dasarnya, kami “membekukan” gula cair sebelum molekul-molekulnya dapat tersusun menjadi kristal.
Suhu Transisi Kaca
Untuk mencapai kondisi ini, kita perlu memahami suhu transisi kaca, atau Tg. Ini adalah sifat utama padatan amorf.
Tg adalah suhu spesifik di mana cairan gula kental yang didinginkan secara super menjadi padat dan seperti kaca saat didinginkan.
Agar permen keras tetap stabil dan tidak lengket pada suhu kamar, diperlukan Tg yang tinggi. Kami mencapai ini dengan memasak gula sirup ke suhu yang benar dan tinggi. Kami akan membahas hal ini secara mendetail.
Kristal vs Amorf
Pertempuran untuk permen keras yang sempurna adalah pertarungan antara dua keadaan molekul. Kristal dan amorf.
Struktur kristal adalah pola molekul gula yang teratur dan berulang. Hal ini menciptakan tekstur yang buram, berbutir-butir, dan lembut. Itu adalah permen keras yang gagal.
Struktur amorf adalah tujuan kami. Ini adalah campuran molekul yang berantakan. Struktur ini menghasilkan permen yang jernih, keras, dan halus. Semua teknik kami mendorong keadaan amorf dan mencegah keadaan kristal.
Menguasai Tahapan Suhu
Suhu adalah Kunci
Dalam pembuatan permen keras, suhu adalah variabel terpenting yang akan Anda kendalikan. Ini bukan angka acak. Ini adalah pengukuran langsung konsentrasi gula dalam sirup Anda.
Saat Anda memanaskan sirup, air akan mendidih. Hal ini meningkatkan konsentrasi gula, yang meningkatkan titik didih larutan yang tersisa.
Suhu akhir secara langsung menentukan konsentrasi gula akhir. Hal ini mengontrol kekerasan dan stabilitas akhir permen Anda. Termometer digital yang dapat diandalkan dan dapat dibaca dengan cepat sangat penting untuk kerajinan ini.
Menguraikan Tahapan Memasak
Perjalanan sirup gula dari cairan encer hingga menjadi padat dan keras memiliki tahapan suhu yang berbeda. Setiap tahap mewakili konsentrasi gula tertentu. Masing-masing memiliki perilaku fisik yang unik ketika didinginkan.
Memahami tahapan-tahapan ini sangat penting bagi setiap pembuat permen. Tahapan-tahapan ini tidak hanya berlaku untuk permen keras, tetapi juga untuk banyak jenis permen. Kami menginginkan tahap tertinggi, tetapi mengetahui spektrum penuh akan memberikan konteks.
Tabel di bawah ini menunjukkan tahapan-tahapan ini, temperaturnya, dan perilaku molekulernya.
Kisaran Suhu (°F / °C) | Nama panggung | Konsentrasi Gula | Perilaku Molekuler & Aplikasi Permen |
235-245 ° F / 112-116 ° C | Bola Lunak | ~85% | Membentuk bola yang lembut dan lentur. Digunakan untuk fudge dan fondant. |
245-250°F / 118-120°C | Bola yang kokoh | ~87% | Membentuk bola yang keras. Digunakan untuk karamel. |
250-265°F / 121-129°C | Bola keras | ~92% | Membentuk bola yang keras, namun masih mudah dibentuk. Digunakan untuk nougat. |
270-290 ° F / 132-143 ° C | Retak lembut | ~95% | Untaiannya fleksibel saat didinginkan. Digunakan untuk taffy. |
300-310 ° F / 149-154 ° C | Retak keras | ~99% | Menjadi rapuh dan seperti kaca pada saat pendinginan. Tahap penting untuk permen keras. |
Tahap Retakan Keras
Untuk permen keras yang sempurna, tahap keretakan yang keras adalah target yang harus dicapai. Mencapai suhu 300-310 ° F (149-154 ° C) adalah tujuan utama dari proses memasak.
Pada suhu ini, konsentrasi gula sekitar 99%. Ini berarti kandungan air sangat rendah, biasanya kurang dari 1%.
Kandungan air yang minimal ini memungkinkan permen menjadi gelas yang rapuh dan tidak lengket. Untuk setiap 1% sisa kelembapan dalam permen, suhu transisi gelas (Tg) dapat turun sebanyak 10°C.
Penurunan Tg ini adalah penyebab utama permen yang lengket dan tidak stabil. Itulah sebabnya, mengapa ketepatan dalam mencapai suhu hard crack sangat penting.
Kimia Bahan
Sukrosa dan Air
Dasar dari setiap permen keras dimulai dengan dua bahan sederhana. Sukrosa dan air.
Sukrosa, atau gula meja biasa, adalah disakarida. Gula ini terbuat dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa yang terikat bersama. Sukrosa memberikan rasa manis dan sebagian besar strukturnya. Namun, sukrosa memiliki kecenderungan alami yang kuat untuk tersusun kembali menjadi kristal yang besar dan buram.
Air bertindak sebagai pelarut. Tugasnya di awal adalah melarutkan kristal sukrosa sepenuhnya. Hal ini menciptakan larutan gula yang jernih. Selama memasak, hampir semua air ini akan mendidih.
Agen Pengganggu
Karena sukrosa ingin mengkristal kembali, kita harus secara aktif mengganggu proses tersebut. Ini adalah peran “mengobati” sirup dengan zat pengganggu.
Satu-satunya tujuan dari zat pengganggu adalah untuk menghentikan atau mencegah terbentuknya kristal sukrosa saat permen mendingin.
Agen-agen ini bekerja dengan menghalangi pada tingkat molekuler. Mereka mengganggu pola yang rapi dan teratur yang coba dibentuk oleh molekul sukrosa. Tanpa mereka, mencapai gelas gula yang jernih hampir tidak mungkin.
Melihat Agen yang Mengganggu
Agen pengganggu yang paling umum adalah sirup jagung dan asam tertentu. Masing-masing bekerja melalui metode yang berbeda.
Sirup jagung (juga disebut sirup glukosa) adalah campuran dari berbagai macam gula. Terutama glukosa dan maltosa. Molekul gula dengan ukuran yang berbeda ini secara fisik menghalangi molekul sukrosa yang seragam agar tidak saling berbaris. Mereka bertindak sebagai penghalang fisik untuk kristalisasi.
Asam, seperti krim karang gigi atau jus lemon, bekerja melalui proses kimiawi disebut inversi. Panas sirup yang dikombinasikan dengan asam akan memecah sukrosa menjadi bagian-bagiannya. Glukosa dan fruktosa. Campuran yang dihasilkan ini, yang disebut “gula terbalik”, memperkenalkan molekul berukuran berbeda yang mengganggu pembentukan kristal seperti halnya sirup jagung.
Bahan | Jenis Kimia | Fungsi Utama dalam Pembuatan Permen Keras | Dampak pada Produk Akhir |
Sukrosa | Disakarida | Memberikan rasa manis dan struktur pembentuk kaca yang utama. | Tulang punggung permen. Rentan terhadap kristalisasi. |
Sirup Jagung | Sirup Glukosa (campuran sakarida) | Agen Pengganggu (Blok Fisik) | Mencegah butiran, menambah sedikit kekenyalan, meningkatkan viskositas. |
Krim Karang Gigi | Asam (Kalium Bitartrat) | Agen Pengganggu (Pembalikan Kimia) | Menciptakan gula terbalik, yang mencegah kristalisasi dan meningkatkan kejernihan. |
Isomalt | Gula Alkohol | Pengganti Sukrosa | Sangat tahan terhadap kristalisasi dan kelembapan. Menghasilkan permen yang sangat jernih. |
Kasus untuk Isomalt
Bagi para profesional atau mereka yang mencari kejernihan dan stabilitas terbaik, isomalt adalah alternatif yang sangat baik untuk resep berbasis sukrosa.
Isomalt adalah gula alkohol yang terbuat dari sukrosa. Struktur molekulnya jauh lebih tahan terhadap kristalisasi daripada sukrosa.
Ini juga jauh lebih tidak higroskopis (artinya, lebih sedikit menarik kelembapan dari udara). Hal ini membuatnya lebih baik untuk digunakan di iklim lembap atau membuat pajangan permen yang tahan lama. Namun demikian, ini memiliki profil pemanasan yang berbeda dan tingkat kemanisan yang lebih rendah. Ini harus ditangani sesuai dengan persyaratan spesifiknya.
Mencegah Kristalisasi
Supersaturasi dan Nukleasi
Untuk mencegah kristalisasi, pertama-tama kita harus memahami mengapa hal itu terjadi. Ketika kita melarutkan gula dalam air dan kemudian mendidihkan airnya, kita menciptakan larutan jenuh.
Ini berarti larutan tersebut mengandung lebih banyak gula terlarut daripada yang biasanya dimungkinkan pada suhu kamar. Keadaan ini sangat tidak stabil.
Setiap pengotor kecil apa pun dapat bertindak sebagai tempat nukleasi. Kristal gula yang tersesat, sepotong debu, atau bahkan terlalu banyak pengadukan. Situs ini menjadi titik awal reaksi berantai kristalisasi yang dapat merusak seluruh batch dalam hitungan detik. Tugas kami adalah menghilangkan semua situs nukleasi potensial.
Protokol Teknis
Mengikuti protokol yang ketat adalah kunci untuk mengalahkan kristalisasi. Langkah-langkah ini bukanlah saran opsional. Ini adalah persyaratan teknis untuk gelas gula yang jernih dan amorf.
- Gunakan Peralatan yang Sangat Bersih. Panci, sendok, atau termometer apa pun harus bersih. Satu kristal gula yang tersesat dari batch sebelumnya yang tertinggal di peralatan dijamin akan menjadi tempat nukleasi yang akan memicu butiran.
- Pastikan Larutan Benar-Benar Larut Sebelum Direbus. Aduk campuran gula, air, dan sirup jagung dengan api sedang. Tapi hanya sampai gula telah larut sepenuhnya. Seharusnya tidak ada lagi kristal yang terlihat. Setelah larutan jernih dan mulai menggelembung, hentikan pengadukan sepenuhnya.
- “Cuci” Sisi Panci. Saat sirup memanas, kristal dapat terbentuk di sisi panci di atas garis cairan. Gunakan sikat kue bersih yang dicelupkan ke dalam air untuk membersihkan kristal-kristal ini dengan lembut ke bawah dan kembali ke dalam larutan yang mendidih. Ini akan melarutkannya. Lakukan ini secara berkala selama tahap awal perebusan.
- Jaga Pengadukan Seminimal Mungkin. Setelah mendidih, jangan mengaduk atau menggoyang-goyangkan panci. Pengadukan dapat mendorong molekul untuk bertabrakan dan membentuk tempat nukleasi. Biarkan panas bekerja tanpa gangguan.
Kami pernah melakukan uji coba berdampingan. Satu batch di mana kami mencuci sisi panci, dan satu lagi yang tidak. Batch yang tidak dicuci, meskipun mencapai suhu yang tepat, menjadi buram dan berbintik-bintik setelah didinginkan. Batch yang sudah dicuci sangat jernih. Satu langkah ini adalah pengubah permainan.
Mengelola Lingkungan Anda
Memahami Higroskopisitas
Pekerjaan Anda belum selesai setelah permen didinginkan. Permen keras sangat higroskopis.
Istilah ini menggambarkan kecenderungan suatu zat untuk menarik dan menyerap molekul air secara langsung dari udara di sekitarnya. Gula adalah contoh yang sangat baik untuk hal ini.
Apabila sepotong permen keras yang sudah jadi diletakkan di tempat yang terpapar udara, permukaannya segera mulai menarik kelembapan. Kelembapan ini melarutkan lapisan luar gelas gula. Hal ini menyebabkan masalah umum, yaitu permukaan yang lengket dan menangis.
Strategi Kelembaban Tinggi
Mengelola kelembapan adalah keterampilan tingkat lanjut yang membedakan pembuat permen yang baik dari yang hebat. Jika Anda tinggal di iklim yang lembab, Anda harus melakukan tindakan pencegahan ekstra.
- Masak dengan Suhu yang Lebih Tinggi. Tujukan pada ujung atas dari kisaran retak keras, sekitar 310°F (154°C). Hal ini akan membuang lebih banyak lagi sisa air, menciptakan gelas yang sedikit lebih stabil dan lebih tahan terhadap kelembapan.
- Bekerja dengan Cepat dan Efisien. Minimalkan waktu permen Anda terpapar udara. Siapkan cetakan, rasa, dan warna Anda. Tuang, dinginkan, dan bungkus permen secepat mungkin.
- Pertimbangkan untuk Menggunakan Isomalt. Seperti yang telah disebutkan, isomalt jauh lebih tidak higroskopis daripada sukrosa. Untuk proyek-proyek penting dalam kondisi lembab, isomalt sering kali merupakan pilihan terbaik.
- Gunakan Penyimpanan yang Tepat. Ini adalah satu-satunya solusi jangka panjang yang benar. Bungkus setiap permen satu per satu dengan plastik atau pembungkus permen khusus. Simpan dalam wadah yang benar-benar kedap udara. Sertakan paket pengering yang aman untuk makanan (silica gel) untuk menyerap kelembapan yang terperangkap.
Pengaruh Ketinggian
Lingkungan di dalam dapur Anda juga dipengaruhi oleh ketinggiannya di atas permukaan laut. Ini adalah faktor penting yang tidak disebutkan oleh banyak resep.
Pada ketinggian yang lebih tinggi, tekanan atmosfer lebih rendah. Hal ini menyebabkan air mendidih pada suhu di bawah standar 212°F (100°C).
Karena air mendidih lebih cepat, larutan gula akan mencapai suhu target akhir lebih cepat. Larutan gula akan mencapainya pada suhu aktual yang lebih rendah relatif terhadap permukaan laut. Untuk mengimbanginya, Anda harus menyesuaikan suhu target Anda.
Aturan praktis yang dapat diandalkan adalah mengurangi 1°F dari suhu target Anda untuk setiap 500 kaki di atas permukaan laut. Atau sekitar 0,5°C untuk setiap 152 meter.
Pemecahan Masalah Permen Keras
Mendiagnosis Kegagalan
Dengan prinsip-prinsip ilmiah yang telah kita bahas, Anda sekarang dapat melampaui rasa frustrasi. Anda dapat mulai mendiagnosis kegagalan seperti seorang ilmuwan makanan.
Setiap masalah memiliki penyebab spesifik yang dapat diidentifikasi yang berakar pada kimia dan fisika. Dari butiran hingga lengket. Tabel berikut ini adalah informasi teknis Anda panduan untuk mengidentifikasi penyebab dan menerapkan solusi yang tepat.
Pendekatan terstruktur ini memungkinkan Anda untuk belajar dari setiap angkatan. Anda dapat meningkatkan teknik Anda secara sistematis.
Masalah | Penyebab Ilmiah | Solusi Teknis |
Permen Berbutir / Buram | Kristalisasi Prematur: Disebabkan oleh gula yang tidak terlarut, kotoran (tempat nukleasi), atau agitasi yang berlebihan. | Baca kembali dan ikuti dengan saksama “Protokol untuk Menghentikan Kristalisasi”. Pastikan sisi panci dicuci, pengadukan dihentikan sebelum mendidih, dan larutan dilarutkan sepenuhnya. |
Permen Lengket / Menangis | 1. Higroskopisitas: Menyerap kelembapan sekitar. 2. Suhu yang salah: Tidak dimasak dengan suhu yang cukup tinggi. | 1. Kerjakan pada hari dengan kelembapan rendah. Bungkus dan simpan segera dalam wadah kedap udara dengan pengering. 2. Verifikasi akurasi termometer. Masak hingga mencapai titik tertinggi dari keretakan keras (310°F/154°C). |
Permen Terlalu Keras / Rapuh | Suhu Terlalu Tinggi: Dimasak hingga suhu yang jauh di atas suhu hard crack, yang menyebabkan karamelisasi. | Kalibrasi termometer Anda. Perhatikan panci dengan seksama saat mendekati suhu target dan segera angkat. |
Warna atau Rasa Lemah / Pudar | Degradasi akibat Panas: Ditambahkan terlalu dini dalam proses memasak. | Tambahkan minyak perasa dengan kekuatan super dan warna berbasis gel setelah angkat sirup dari api. Aduk dengan cepat dan cukup untuk memasukkannya. |
Permen memiliki Gelembung | 1. Pengadukan berlebihan setelah pemanasan. 2. Menuangkan terlalu cepat. | 1. Setelah menambahkan warna/rasa, aduk perlahan untuk meminimalkan udara yang masuk. 2. Tuangkan sirup secara perlahan dan mantap ke sisi cetakan atau ke lempengan untuk mencegah udara terperangkap. Biarkan sirup beristirahat selama 30 detik sebelum dituang. |
Dari Pengikut menjadi Ilmuwan
Rekap Prinsip-prinsip
Anda sekarang telah masuk jauh ke dalam ilmu pembuatan permen keras. Prosesnya bukan lagi sebuah misteri. Ini adalah serangkaian transformasi kimia dan fisika yang terkendali.
Mari kita rangkum prinsip-prinsip inti yang sekarang menjadi bagian dari perangkat teknis Anda.
- Tujuan Anda adalah membuat gelas gula amorf yang stabil, bukan padatan kristal.
- Kontrol suhu adalah mutlak. Secara langsung mengontrol konsentrasi gula dan kekerasan akhir.
- Kristalisasi adalah musuh utama. Anda bisa mengalahkannya dengan teknik yang bersih, tanpa pengadukan, dan penggunaan zat-zat yang mengganggu.
- Lingkungan, khususnya kelembapan dan ketinggian, memainkan peran penting dalam stabilitas dan tekstur produk akhir.
Jalan Anda ke Depan
Dengan pengetahuan ini, Anda telah meningkatkan keahlian Anda. Anda tidak lagi hanya mengikuti langkah-langkah pada kartu resep. Anda dengan sengaja memanipulasi kondisi gula.
Anda sekarang memiliki dasar teknis untuk bereksperimen dengan percaya diri. Anda dapat membuat variasi unik Anda sendiri. Yang paling penting, Anda dapat memecahkan masalah apa pun yang muncul dengan pendekatan ilmiah.
Selamat datang di dunia pembuatan permen teknis. Permen sempurna seperti kaca yang Anda bayangkan sekarang berada dalam kendali Anda.
- Tahapan Pembuatan Permen - Eksploratorium https://www.exploratorium.edu/explore/cooking/candy-making-stages
- Tinjauan Produksi Permen Keras - PMC (NIH) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11214042/
- Kimia Gula dari Permen Keras - Ilmu Pengetahuan & Makanan UCLA https://scienceandfooducla.wordpress.com/2014/10/28/sugar-chemistry-of-hard-candies/
- Tahapan Pembuatan Gula Permen - CulinaryLore https://culinarylore.com/food-science:candy-making-sugar-stages/
- Kristalisasi dalam Kimia Pangan - Buku Pers MHCC https://mhcc.pressbooks.pub/chemfoodcooking/chapter/mixtures-physical-changes-and-candy-making/
- Memahami Kimia Gula Permen - Gula.com https://www.sugars.com/understanding-the-science-of-candy-sugar-chemistry
- Bekerja dengan Kristalisasi Gula - Wekiva Culinary https://www.wekivaculinary.org/working-with-sugar-the-magic-of-crystallization/
- Menguasai Tahap Retak Keras - KitchenCraftHubs https://kitchencrafthubs.com/how-long-does-it-take-sugar-to-get-to-the-hard-crack-stage/
- Ilmu di Balik Pembuatan Permen Keras - TGMachine https://tgmachine.com/science-behind-hard-candy-making/
- Unit Kristalisasi Gula - Dewan Pendidikan Negara Bagian Illinois https://www.isbe.net/CTEDocuments/FCS-L700047.pdf
