Khoa Học của Kẹo Ngọt
Bạn đã bao giờ làm theo một công thức kẹo cứng một cách hoàn hảo, chỉ để cuối cùng có một mớ dính, vụn hoặc đục không? Bí quyết để làm kẹo trong suốt, giống như thủy tinh không phải là phép thuật. Đó là khoa học.
Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ phân tích toàn bộ quá trình làm kẹo cứng. Chúng tôi sẽ khám phá hóa học đường và vật lý nhiệt độ. Chúng tôi sẽ đề cập đến các kỹ thuật quan trọng giúp phân biệt người mới bắt đầu và chuyên gia.
Đến cuối cùng, bạn không chỉ có một công thức. Bạn sẽ có kiến thức để kiểm soát kết quả mỗi lần. Chúng tôi sẽ đề cập đến những điều cần biết về thủy tinh đường, kiểm soát nhiệt độ chính xác và phòng ngừa kết tinh. Thêm vào đó, chúng tôi sẽ giải thích tác dụng của từng thành phần.
Hiểu về Thủy Tinh Đường
Thủy Tinh Đường là gì
Mục tiêu chính trong việc làm kẹo cứng là tạo ra thứ gọi là thủy tinh đường. Đây không phải là chất kết tinh như đường ăn.
Thay vào đó, kẹo cứng là một chất rắn vô định hình. Các phân tử đường bị khóa trong một sắp xếp ngẫu nhiên, lộn xộn. Hãy tưởng tượng như các phân tử trong thủy tinh cửa sổ.
Trạng thái lộn xộn này giúp kẹo cứng có vẻ trong suốt và kết cấu mịn, giòn. Chúng ta đang 'đóng băng' đường lỏng trước khi các phân tử của nó có thể tổ chức thành các tinh thể.
Nhiệt Độ Chuyển Đổi Thủy Tinh
Để đạt được trạng thái này, chúng ta cần hiểu về nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh, hay còn gọi là Tg. Đây là một đặc tính quan trọng của các chất rắn vô định hình.
Tg là nhiệt độ cụ thể nơi dung dịch đường siêu làm lạnh, đặc lại thành trạng thái rắn, trong suốt khi làm lạnh.
Để kẹo cứng ổn định và không dính ở nhiệt độ phòng, nó cần có Tg cao. Chúng ta đạt được điều này bằng cách nấu đường siro đến nhiệt độ cao phù hợp. Chúng tôi sẽ khám phá chi tiết về điều này.
Kết tinh so với Vô định hình
Cuộc chiến để làm ra kẹo cứng hoàn hảo là cuộc chiến giữa hai trạng thái phân tử. Kết tinh và vô định hình.
Cấu trúc kết tinh là một mẫu lặp lại có trật tự của các phân tử đường. Điều này tạo ra kết cấu mờ đục, vụn và mềm. Đó là một mẻ kẹo cứng thất bại.
Cấu trúc vô định hình là mục tiêu của chúng tôi. Đó là một mớ hỗn độn của các phân tử. Cấu trúc này tạo ra kẹo rõ ràng, cứng và mịn. Tất cả các kỹ thuật của chúng tôi thúc đẩy trạng thái vô định hình và ngăn chặn trạng thái kết tinh.
Làm chủ các Giai đoạn Nhiệt độ
Nhiệt độ là Chìa khóa
Trong quá trình làm kẹo cứng, nhiệt độ là biến số quan trọng nhất bạn sẽ kiểm soát. Nó không phải là một con số ngẫu nhiên. Đó là phép đo trực tiếp nồng độ đường trong sirup của bạn.
Khi bạn đun nóng sirup, nước sôi bay hơi. Điều này làm tăng nồng độ đường, làm tăng điểm sôi của dung dịch còn lại.
Nhiệt độ cuối cùng xác định trực tiếp nồng độ đường cuối cùng. Điều này kiểm soát độ cứng và độ ổn định của kẹo. Một nhiệt kế kỹ thuật số đáng tin cậy, đọc nhanh là điều cần thiết cho nghề thủ công này.
Phân tích các Giai đoạn Nấu ăn
Hành trình của sirup đường từ dạng lỏng mỏng đến dạng rắn cứng có các giai đoạn nhiệt độ riêng biệt. Mỗi giai đoạn đại diện cho một nồng độ đường cụ thể. Mỗi giai đoạn có hành vi vật lý đặc trưng khi nguội đi.
Hiểu các giai đoạn này là rất quan trọng đối với bất kỳ người làm kẹo nào. Chúng không chỉ áp dụng cho kẹo cứng mà còn cho nhiều loại kẹo ngọt khác. Chúng tôi muốn đạt đến giai đoạn cao nhất, nhưng hiểu toàn bộ phổ sẽ cung cấp bối cảnh rõ ràng hơn.
Bảng dưới đây hiển thị các giai đoạn này, nhiệt độ của chúng và hành vi phân tử của chúng.
|
Phạm vi Nhiệt độ (°F / °C)
|
Tên Giai đoạn
|
Nồng độ Đường
|
Hành vi Phân tử & Ứng dụng trong Kẹo
|
|
235-245°F / 112-116°C
|
Bóng Mềm
|
~85%
|
Hình thành một quả bóng mềm, dẻo. Dùng cho fudge và fondant.
|
|
245-250°F / 118-120°C
|
Bóng Rắn
|
~87%
|
Hình thành một quả bóng rắn chắc. Dùng cho caramel.
|
|
250-265°F / 121-129°C
|
Bóng Cứng
|
~92%
|
Hình thành một quả bóng cứng, nhưng vẫn dẻo. Dùng cho nougat.
|
|
270-290°F / 132-143°C
|
Nứt Mềm
|
~95%
|
Dây có thể uốn cong khi nguội đi. Dùng để làm kẹo mềm dẻo.
|
|
300-310°F / 149-154°C
|
Giai đoạn Nứt cứng
|
~99%
|
Trở nên giòn và giống như thủy tinh khi nguội đi. Giai đoạn quan trọng để làm kẹo cứng.
|
Giai đoạn Nứt cứng
Để có được kẹo cứng hoàn hảo, giai đoạn nứt cứng là mục tiêu cần đạt. Đạt nhiệt 300-310°F (149-154°C) là mục tiêu chính của quá trình nấu.
Ở nhiệt độ này, nồng độ đường khoảng 99%. Điều này có nghĩa là hàm lượng nước cực kỳ thấp, thường dưới 1%.
Hàm lượng nước tối thiểu này giúp kẹo cứng lại thành một thủy tinh giòn, không dính. Với mỗi 1% độ ẩm còn lại trong kẹo, nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) có thể giảm tới 10°C.
Sự giảm Tg này là nguyên nhân chính khiến kẹo dính, không ổn định. Đó là lý do tại sao việc chính xác đạt nhiệt độ nứt cứng lại rất quan trọng.
Hóa học của thành phần
Saccarose và Nước
Nền tảng của bất kỳ loại kẹo cứng nào bắt đầu từ hai thành phần đơn giản. Saccarose và nước.
Saccarose, hay đường ăn thông thường, là một disaccharide. Nó gồm một phân tử glucose và một phân tử fructose liên kết với nhau. Nó cung cấp độ ngọt và phần lớn cấu trúc. Nhưng nó có xu hướng tự tổ chức lại thành các tinh thể lớn, mờ đục.
Nước đóng vai trò là dung môi. Nhiệm vụ duy nhất của nó ban đầu là hòa tan hoàn toàn các tinh thể saccarose. Tạo ra dung dịch đường trong suốt. Trong quá trình nấu, gần như toàn bộ nước này sẽ bị đun sôi bay hơi.
Chất gây nhiễu
Vì saccarose muốn tái kết tinh, chúng ta phải chủ động can thiệp vào quá trình đó. Đây là vai trò của việc 'điều chỉnh' sirup bằng các chất gây nhiễu.
Mục đích duy nhất của chất gây nhiễu là ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình hình thành tinh thể saccarose khi kẹo nguội đi.
Các chất này hoạt động bằng cách can thiệp ở cấp độ phân tử. Chúng làm gián đoạn mô hình gọn gàng, trật tự mà các phân tử saccarose cố gắng tạo thành. Nếu không có chúng, việc đạt được thủy tinh đường trong suốt gần như là không thể.
Xem xét các chất gây nhiễu
Các chất gây nhiễu phổ biến nhất là xi-rô ngô và một số axit. Mỗi loại hoạt động theo một phương pháp khác nhau.
Xi-rô ngô (còn gọi là xi-rô glucose) là một hỗn hợp của các loại đường khác nhau. Chủ yếu là glucose và maltose. Các phân tử đường có kích thước khác nhau này vật lý ngăn cản các phân tử sucrose đồng đều xếp hàng cùng nhau. Chúng hoạt động như một hàng rào vật lý chống lại quá trình kết tinh.
Axit, như kem tartar hoặc nước cốt chanh, hoạt động thông qua một quá trình hóa học gọi là đảo ngược. Nhiệt độ của xi-rô kết hợp với axit làm phá vỡ một phần sucrose trở lại thành các thành phần riêng biệt của nó. Glucose và fructose. Hỗn hợp này, gọi là “đường đảo ngược,” giới thiệu các phân tử kích thước khác nhau gây gián đoạn quá trình hình thành tinh thể như xi-rô ngô.
|
Thành phần
|
Loại Hóa Học
|
Chức Năng Chính Trong Quá Trình Làm Kẹo Cứng
|
Ảnh Hưởng Đến Sản Phẩm Cuối Cùng
|
|
Đường sucrose
|
Disaccharide (Đường đôi)
|
Cung cấp độ ngọt và cấu trúc chính tạo thành thủy tinh.
|
Xương sống của kẹo. Dễ kết tinh.
|
|
Mật mía ngô
|
Xi-rô glucose (hỗn hợp saccharides)
|
Chất gây cản trở (Hàng rào vật lý)
|
Ngăn ngừa vón cục, tạo độ dai nhẹ, tăng độ nhớt.
|
|
Kem tartar
|
Axit (Potassium Bitartrate)
|
Chất gây cản trở (Đảo ngược hóa học)
|
Tạo ra đường đảo ngược, ngăn ngừa kết tinh và tăng độ trong suốt.
|
|
Isomalt
|
Rượu đường
|
Thay thế sucrose
|
Kháng cực cao với kết tinh và độ ẩm. Sản xuất kẹo rất trong suốt.
|
Lý do chọn Isomalt
Dành cho các chuyên gia hoặc những người tìm kiếm độ trong suốt và ổn định tốt nhất, isomalt là một lựa chọn thay thế tuyệt vời cho công thức dựa trên sucrose.
Isomalt là một loại rượu đường được làm từ sucrose. Cấu trúc phân tử của nó kháng kết tinh hơn nhiều so với sucrose.
Nó cũng ít hút ẩm hơn nhiều (nghĩa là hút ít độ ẩm từ không khí). Điều này làm cho nó phù hợp hơn để làm việc trong khí hậu ẩm hoặc tạo ra các màn trình diễn kẹo lâu dài. Tuy nhiên, nó có đặc điểm nung khác và mức độ ngọt thấp hơn. Nó cần được xử lý theo các yêu cầu cụ thể của nó.
Ngăn chặn kết tinh
Si bão hòa và Nhân nucleation
Để ngăn chặn kết tinh, chúng ta phải hiểu tại sao nó xảy ra. Khi chúng ta hòa tan đường trong nước rồi đun sôi nước đi, chúng ta tạo ra một dung dịch si bão hòa.
Điều này có nghĩa là dung dịch chứa nhiều đường hòa tan hơn mức bình thường có thể ở nhiệt độ phòng. Trạng thái này rất không ổn định.
Bất kỳ tạp chất nhỏ nào cũng có thể đóng vai trò là điểm nhân nucleation. Một tinh thể đường lạc, một mảnh bụi, hoặc thậm chí quá nhiều khuấy. Điểm này cung cấp điểm bắt đầu cho một phản ứng dây chuyền kết tinh có thể làm hỏng toàn bộ mẻ trong vài giây. Nhiệm vụ của chúng ta là loại bỏ tất cả các điểm nucleation tiềm năng.
Một Quy trình Kỹ thuật
Tuân thủ quy trình nghiêm ngặt là chìa khóa để chống lại kết tinh. Những bước này không phải là đề xuất tùy chọn. Chúng là yêu cầu kỹ thuật để tạo ra một lớp kính đường trong suốt, không kết tinh.
-
Sử dụng thiết bị sạch sẽ hoàn hảo. Bất kỳ nồi, muỗng hoặc nhiệt kế nào cũng phải sạch sẽ. Một tinh thể đường lạc từ mẻ trước để lại trên dụng cụ là một điểm nucleation đảm bảo sẽ gây ra vón cục.
-
Đảm bảo hòa tan hoàn toàn trước khi đun sôi. Khuấy hỗn hợp đường, nước và xi-rô ngô trên lửa vừa. Nhưng chỉ đến khi đường đã hoàn toàn hòa tan. Bạn không nên thấy thêm tinh thể nào nữa. Khi dung dịch trong suốt và bắt đầu sủi bọt, dừng hoàn toàn việc khuấy.
-
Rửa sạch thành nồi. Khi xi-rô nóng lên, các tinh thể có thể hình thành trên thành nồi phía trên đường chân dung. Sử dụng bàn chải làm bánh sạch nhúng trong nước để nhẹ nhàng rửa các tinh thể này xuống và trở lại dung dịch đang sôi. Điều này giúp hòa tan chúng. Thực hiện điều này định kỳ trong giai đoạn đun sôi ban đầu.
-
Giảm thiểu việc khuấy. Khi đã sôi, không nên khuấy hoặc làm xáo trộn nồi không cần thiết. Việc khuấy có thể khuyến khích các phân tử va chạm và tạo điểm nucleation. Để nhiệt độ tự làm việc mà không bị gián đoạn.
Chúng tôi đã từng thực hiện một thử nghiệm song song. Một mẻ rửa thành nồi, một mẻ không rửa. Mẻ không rửa, mặc dù đạt nhiệt độ đúng, trở thành một khối mờ, vón cục khi nguội đi. Mẻ đã rửa trong sạch hoàn toàn trong suốt. Bước đơn giản này là một bước đột phá.
Quản lý môi trường của bạn
Tìm hiểu về Tính hút ẩm
Công việc của bạn không kết thúc khi kẹo đã nguội. Kẹo cứng có tính hút ẩm rất cao.
Thuật ngữ này mô tả xu hướng của một chất hấp thụ và hút các phân tử nước trực tiếp từ không khí xung quanh. Đường là một ví dụ điển hình.
Khi một viên kẹo cứng thành phẩm tiếp xúc với không khí, bề mặt của nó ngay lập tức bắt đầu hút ẩm. Độ ẩm này hòa tan lớp ngoài của lớp đường thủy tinh. Điều này dẫn đến vấn đề thường gặp là bề mặt dính, ướt.
Các Chiến lược Chống Ẩm Cao
Kiểm soát độ ẩm là một kỹ năng nâng cao giúp phân biệt những người làm kẹo giỏi với những người làm kẹo xuất sắc. Nếu bạn sống ở vùng khí hậu ẩm ướt, bạn phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt.
-
Nấu ở Nhiệt độ Cao Hơn. Nhắm đến mức cao nhất của dải nhiệt độ nứt cứng, khoảng 154°C (310°F). Điều này loại bỏ nhiều nước thừa hơn, tạo ra một lớp thủy tinh ổn định hơn một chút, chống lại độ ẩm tốt hơn.
-
Làm Việc Nhanh Chóng và Hiệu Quả. Giảm thiểu thời gian kẹo của bạn tiếp xúc với không khí. Chuẩn bị sẵn khuôn, hương liệu và màu sắc. Đổ, làm nguội và gói kẹo càng nhanh càng tốt.
-
Cân nhắc Sử dụng Isomalt. Như đã đề cập, isomalt ít hút ẩm hơn nhiều so với sucrose. Đối với các dự án quan trọng trong điều kiện ẩm ướt, nó thường là lựa chọn tốt nhất.
-
Sử dụng Bảo quản Đúng cách. Đây là giải pháp lâu dài thực sự duy nhất. Gói từng viên kẹo riêng lẻ trong giấy bóng kính hoặc giấy gói kẹo chuyên dụng. Bảo quản chúng trong hộp kín hoàn toàn. Bao gồm các gói hút ẩm an toàn thực phẩm (silica gel) để hấp thụ bất kỳ độ ẩm bị giữ lại nào.
Ảnh hưởng của Độ cao
Môi trường bên trong bếp của bạn cũng bị ảnh hưởng bởi độ cao của nó so với mực nước biển. Đây là một yếu tố quan trọng mà nhiều công thức nấu ăn không đề cập đến.
Ở độ cao lớn hơn, áp suất khí quyển thấp hơn. Điều này làm cho nước sôi ở nhiệt độ dưới 100°C (212°F) tiêu chuẩn.
Vì nước sôi nhanh hơn, dung dịch đường sẽ đạt đến nhiệt độ mục tiêu cuối cùng nhanh hơn. Nó sẽ đạt đến nhiệt độ thực tế thấp hơn so với mực nước biển. Để bù lại, bạn phải điều chỉnh nhiệt độ mục tiêu của mình.
Một quy tắc ngón tay cái đáng tin cậy là trừ 1°F từ nhiệt độ mục tiêu của bạn cho mỗi 500 feet so với mực nước biển. Hoặc xấp xỉ 0,5°C cho mỗi 152 mét.
Khắc phục Sự cố Kẹo Cứng
Chẩn đoán Lỗi
Với các nguyên tắc khoa học mà chúng ta đã đề cập, giờ đây bạn có thể vượt qua sự thất vọng. Bạn có thể bắt đầu chẩn đoán lỗi như một nhà khoa học thực phẩm.
Mọi vấn đề đều có một nguyên nhân cụ thể, có thể xác định được bắt nguồn từ hóa học và vật lý. Từ sạn đến dính. Bảng sau là kỹ thuật của bạn hướng dẫn xác định nguyên nhân và thực hiện giải pháp chính xác.
Cách tiếp cận có cấu trúc này cho phép bạn học hỏi từ mỗi lô hàng. Bạn có thể cải thiện kỹ thuật của mình một cách có hệ thống.
|
Vấn đề
|
Nguyên nhân Khoa học
|
Giải pháp Kỹ thuật
|
|
Kẹo có Vụn / Đục
|
Tinh thể sớm: Gây ra bởi đường chưa hòa tan, tạp chất (điểm nucleation), hoặc khuấy quá mức.
|
Đọc lại và tuân thủ nghiêm ngặt “Giao thức chống tinh thể”. Đảm bảo các cạnh nồi được rửa sạch, ngừng khuấy trước khi đun sôi, và dung dịch được hòa tan hoàn toàn.
|
|
Kẹo dính / Rỉ ra
|
1. Khả năng hút ẩm: Hấp thụ độ ẩm từ môi trường xung quanh. 2. Nhiệt độ không chính xác: Không nấu đến nhiệt độ đủ cao.
|
1. Làm việc vào ngày có độ ẩm thấp. Bọc kín và bảo quản ngay trong hộp kín khí có chất hút ẩm. 2. Kiểm tra độ chính xác của nhiệt kế. Nấu đến mức cao của độ cứng vỡ (310°F/154°C).
|
|
Kẹo quá cứng / Giòn
|
Vượt quá nhiệt: Nấu đến nhiệt độ cao hơn nhiều so với độ cứng vỡ, dẫn đến caramen hóa.
|
Hiệu chỉnh nhiệt kế của bạn. Theo dõi chảo cẩn thận khi gần đạt nhiệt độ mục tiêu và lập tức lấy ra khỏi nhiệt.
|
|
Màu sắc hoặc Hương vị yếu / mờ nhạt
|
Phân hủy do nhiệt: Thêm quá sớm trong quá trình nấu.
|
Thêm dầu hương vị siêu mạnh và màu gel sau khi lấy siro ra khỏi nhiệt. Khuấy nhanh và vừa đủ để hòa quyện.
|
|
Kẹo có Bọt khí
|
1. Khuấy quá mức sau khi đun nóng. 2. Đổ quá nhanh.
|
1. Sau khi thêm màu/hương vị, khuấy nhẹ nhàng để giảm thiểu việc hòa khí. 2. Đổ siro chậm rãi và đều xuống cạnh khuôn hoặc lên tấm để tránh bắt giữ khí. Để siro nghỉ 30 giây trước khi đổ.
|
Từ Người Theo Dõi đến Nhà Khoa Học
Tổng kết Nguyên Tắc
Bạn đã đi sâu vào khoa học làm kẹo cứng. Quá trình này không còn là bí ẩn nữa. Đó là một chuỗi các biến đổi hoá học và vật lý có kiểm soát.
Hãy tổng kết các nguyên tắc cốt lõi hiện đã trở thành phần trong bộ công cụ kỹ thuật của bạn.
-
Mục tiêu của bạn là tạo ra một lớp thủy tinh đường không kết tinh ổn định, chứ không phải một chất rắn kết tinh.
-
Kiểm soát nhiệt độ là tuyệt đối. Nó trực tiếp kiểm soát nồng độ đường và độ cứng cuối cùng.
-
Kết tinh là kẻ thù chính. Bạn có thể đánh bại nó bằng kỹ thuật sạch, không khuấy và sử dụng các tác nhân gây nhiễu.
-
Môi trường, đặc biệt là độ ẩm và độ cao, đóng vai trò quan trọng trong độ ổn định và kết cấu của sản phẩm cuối cùng.
Con Đường Phía Trước của Bạn
Với kiến thức này, bạn đã nâng cao tay nghề của mình. Bạn không còn chỉ theo các bước trong thẻ công thức nữa. Bạn đang cố ý thao tác các trạng thái của đường.
Bạn hiện có nền tảng kỹ thuật để thử nghiệm tự tin. Bạn có thể tạo ra các biến thể độc đáo của riêng mình. Quan trọng nhất, bạn có thể xử lý mọi vấn đề phát sinh bằng phương pháp khoa học.
Chào mừng bạn đến với thế giới làm kẹo kỹ thuật. Kẹo trong suốt, hoàn hảo như thủy tinh mà bạn hình dung giờ đã trong tầm kiểm soát của bạn.
- Các Giai Đoạn Làm Kẹo – Phòng Thí Nghiệm Khám Phá https://www.exploratorium.edu/explore/cooking/candy-making-stages
- Đánh Giá Quá Trình Sản Xuất Kẹo Cứng – PMC (NIH) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11214042/
- Hóa Học Đường của Kẹo Cứng – UCLA Science & Food https://scienceandfooducla.wordpress.com/2014/10/28/sugar-chemistry-of-hard-candies/
- Các Giai Đoạn Làm Kẹo – CulinaryLore https://culinarylore.com/food-science:candy-making-sugar-stages/
- Kết Tinh Trong Hóa Học Thực Phẩm – MHCC Pressbooks https://mhcc.pressbooks.pub/chemfoodcooking/chapter/mixtures-physical-changes-and-candy-making/
- Hiểu Biết Về Hóa Học Đường Kẹo – Sugars.com https://www.sugars.com/understanding-the-science-of-candy-sugar-chemistry
- Làm Việc Với Quá Trình Kết Tinh Đường – Wekiva Culinary https://www.wekivaculinary.org/working-with-sugar-the-magic-of-crystallization/
- Thành thạo giai đoạn cứng rắn – KitchenCraftHubs https://kitchencrafthubs.com/how-long-does-it-take-sugar-to-get-to-the-hard-crack-stage/
- Khoa học đằng sau làm kẹo cứng – TGMachine https://tgmachine.com/science-behind-hard-candy-making/
- Đơn vị kết tinh đường – Hội đồng Giáo dục Bang Illinois https://www.isbe.net/CTEDocuments/FCS-L700047.pdf
