sweet_and_candies

8/14/2019 sweet_and_candies

1/8

SWEETS AND CANDIES

Sugar Confectionery

W P Edwards, Bardfield Consultants, Gt. Bardfield, UK

Copyright 2003, Elsevier Science Ltd. All Rights Reserved.

Background

0001 T he c on fe ct i on er y i nd us tr y i s n ot a s ci en ce -b as edi nd us tr y: i t i s a n i nd us tr y t ha t h as b ee n b ui lt o nt h e c o n fe c t i on e rs c ra ft . C on fe ct io ne ry i s n or ma l lyd i v i d ed i n t o t h r ee c l a s se s : f l o u r c o n f e c t io n e r y, c h o c-o l a t e c o n fe c t i on e r y, a n d s u g a r c o n f ec t i o ne r y. F l o u rc o nf e ct i o ne r y c o ve r s p r od u ct s t h at a r e m a de f r omf l ou r a n d a r e b a ke d . C h oc o la t e c o nf e ct i on e ry c o ns i st so f c h oc o la t e. S u ga r c o nf e ct i on e ry c o ve r s t h e r es t o f

confectionery.0002 C o nf e ct i on e ry m a k i n g d oe s s h a re s o m e t e ch n ol o -

g i es w i th t h e p h ar m ac e ut i ca l i n du s tr y, s p ec i fi c al l yt ab le tt in g, p an ni ng , a nd l oz en ge m ak in g. M os t o f t h e k n ow l ed g e a v ai l ab l e t o e a rl y c o nf e ct i on e rs w a se m p i ri c a l r a t he r t h a n s c i en t i f i c.

0003 S ug ar c on fe ct io ne ry m ak in g i s a n i nt er na ti on ali n du s tr y. S o me o f t h e t er m s i n u s e a r e c l ea r ly F r en c hi n o ri gi n s uc h a s f on da nt ( fr om fondre t o d i s s o lv e ) ,d r ag e es , a n d p a st i ll e s. U n l ik e c h oc o la t e c o nf e ct i on -e r y, s u ga r c o nf ec t io n er y h a s f e w l e ga l d e fi n i ti o ns .I n s om e j ur is di ct io ns , c ar am el h as a h ig he r m il k

c o nt e nt t h an t o ff e e, b u t i n o t he r s, t h e t w o t er m s a r eu s ed i n te rc h an g ea b ly. T h e t y pe s o f p r od u ct k n ow na s g um s w er e u nd ou bt ed ly o ri gi na ll y m ad e f ro mt he g um f ro m Acacia senegal b ut a re n ow m ad ef r om a n y s u it a bl e i n gr e di e nt . B e ca u se s u ga r c o nf e c-t io ne ry h as a l on g s he lf -l if e a nd d oe s n ot n ee d c on -t r ol l ed t e mp e ra t ur e s to r ag e , a n i n te r na t io n al t r ad ei n c on fe ct io ne ry h ad d ev el op ed b y t he n in et ee nt hcentury.

0004 I n g en e r a l , t h e im p o r ta n t co n c e pt s i n s u g ar c o nf e c -t i o n e r y a r e w a t e r a c t i v i t y , c o l l i g a t i v e p r o p e r t i e s , s o l u -b i l i t y , a n d t h e n e e d t o u s e a m i x t u r e o f s u g a r s . T o f f e e sd ep en d o n t he M ai ll a rd r ea ct i on . H ig h b oi l in gs r e-q u i r e a s u g a r g l a s s t o f o r m . G u m s , j e l l i e s , a n d l i c o r i c en e ed t h e r i gh t r h eo l og y. P a nn e d c o at i ng s d e pe n d o nc r ys t al l i za t io n . C h ew i n g g u m i s a c h ew a bl e p i ec e o f p o ly m er c h em i s tr y. A e ra t ed p r od u ct s a r e b a se d o ns t a b i l i z i n g a n d s e t t i n g a f o a m .

Stability

0005 S u ga r c o nf e ct i on e ry p r od u ct s k e ep w e ll c o mp a re dw i t h m o s t f o o d p r o d u c t s . T h e l o n g l i f e o f c o n f e c t i o n -

e r y p r od u ct s o c cu r s b e ca u se s p oi l a ge o r ga n i sm s a r e

u n a b l e t o m u l t i p l y r a t h e r t h a n b e c a u s e t h e p r o d u c t i sk e p t s t e r i l e .

Water Activity

0006T h e r e l e v a n t p a r a m e t e r i s n o t o n l y t h e w a t e r c o n t e n tb ut t he w at er a ct iv it y. Wa te r a ct iv i ty i s a t he rm o-d y na m ic c o nc e pt t h at w a s i n ve n te d t o e x pl a in w h ym a te r ia l s w i th d i ff er e nt l e ve l s o f w a te r c o nt e nt d i dn ot b eh av e i n t he s am e w ay c he mi ca ll y o r b io l og ic -a ll y. T he w at er a ct iv it y r ef le ct s t he a bi l it y o f t he w at ert o b e u s e d i n c h e m i c a l o r b i o l o g i c a l r e a c t i o n s . I t i s t h ec o nc e nt r at i o n c o rr e ct e d f o r t h e d i ff er e nc e s i n t h e a b il -i t y o f t h e w a t e r t o u n d e r t a k e c h e m i c a l r e a c t i o n s . I f an o n v ol a t i l e s o l u t e w e r e d i s s o l v e d i n w a t er, t h e v a p o rp r es s ur e s h ou l d d e cr e as e i n a c e rt a in w a y f or a p e rf e ct

m i x t u re . A t h e rm o d y n am i c a l ly i d e a l s u b s t a nc e w o u l da l w a y s h a v e a w a t e r a c t i v i t y o f 1 . I f a p r o d u c t i s h e l da t i t s o w n w a t e r a c t i v i t y , i t w i l l n e i t h e r g a i n n o r l o s eweight.

Equilibrium Relative Humidity (ERH)

0007T hi s t er m i s n or ma ll y a bb re vi at ed t o E RH . T heE R H i s t h e r e l a ti v e h u mi d i ty t h at m a tc h es t h e w a t e ra ct iv it y o f t he p ro d uc t. T he E RH h as p ra ct ic al i m-p or ta nc e, s in ce i t i s a n i nd ic at io n o f t he c on di ti on su nd er w hi ch t he p ro du ct c an b e s to re d w it ho ut d e-

terioration.

Colligative Properties

Boiling Points

0008C o l l i g at i v e p r o p er t i e s a r e d e f i ne d a s t h o se p r o pe r t i est h a t d e p e n d o n t h e n u m b e r o f p a r t i c l e s p r e s e n t r a t h e rt h an t h e n a tu r e o f t h e p a rt i cl e s. I n s u ga r c o nf e ct i on -e r y , t h e m o s t i m p o r t a n t o f t h e s e i s t h e e l e v a t i o n o f t h eb o il i ng p o in t . B e ca u se s u ga r s a r e v e ry s o lu b le , v e ryl a rg e b o il i ng p o in t e l ev a ti o n s a r e p r od u ce d , e . g. , a sl a r g e a s 5 0 C . R e m e m b e r i n g t h a t t h e e l e v a t i o n o f t h eb o il i ng p o in t i s p r op o rt i on a l t o t h e c o nc e nt r at i on o f t h e s o l u t e , i t i s n o t s u r p r i s i n g t h a t t h e b o i l i n g p o i n t i su s e d a s a m e a s u r e o f t h e c o n c e n t r a t i o n a n d h e n c e a s aprocess control.

0009T h e b o i l in g p o in t o f a l i q ui d i s t h e t e m pe r at u re a tw h i c h t h e v a p o r p r e s s u r e i s e q u a l t o t h e a t m o s p h e r i cp r e s s u r e . I f t h e p r e s s u r e i s i n c r e a s e d , t h e b o i l i n g p o i n tw il l i n cr ea se , w he re as r ed uc in g t he p re ss ur e w il lr e du c e t h e b o il i ng p o in t . M o st s u ga r c o nf ec t io n er yi s m a d e b y b o i l i n g a m i x t u r e o f s u g a r s t o c o n c e n t r a t e

t he m. T he u se o f a v ac uu m h as s ev er al a dv an ta ge s.

SWEETS AND CANDIES/Sugar Confectionery 5703


2/8

T he e ne rg y c on su m pt io n i s r ed uc ed , b ro wn in g i sr ed uc ed , a nd t he p ro ce ss i s s pe ed ed u p. A c om mo np ra ct ic e i s t o b oi l a m i xt ur e o f s ug ar s u nd er a tm os -p h e r i c p r e s s u r e t o a g i v e n b o i l i n g p o i n t . A v a c u u m i st he n a pp li ed . T hi s c au se s t he m i xt ur e t o b oi l u nd err ed uc ed p re ss ur e. T hi s n ot o nl y c on ce nt ra te s t hem i xt u re w h il e t h e l a t e nt h e at o f e v ap o ra t io n c o ol s i t

r ap id ly b ut a ls o s pe ed s u p t he p ro du ct io n p ro ce ss ,s in ce t he p ro du ct w il l u lt im at el y h av e t o b e c oo le dt o a m b i e n t t e m p e r a t u r e .

Solubility

0010 S u c ro s e i s i n s u ff i c i en t l y s o l u b l e, a t a m b i e n t t e m p er a -t u r e s , t o l o w e r t h e w a t e r a c t i v i t y s u f f i c i e n t l y t o g i v e am i cr o bi o l og i ca l ly s t ab l e s o lu t io n . A s t ab l e p r od u ctc an o nl y b e m ad e b y m i xi ng t he s uc ro se w it h o th ers u g a r s . T h e i n g r e d i e n t t h a t i s m o s t u s e d a s a s o u r c e o f n o ns u cr o se s u ga r s i s t h e s t ar c h h y dr o ly s at e k n ow nv ar io us ly a s g lu co se s yr up o r c or n s yr up . N ei th ern am e i s e nt ir el y a cc ur at e a s t he m aj or i ng re di en t i sn or ma ll y m al to se r at he r t ha n d ex tr os e, b ut t hep r od u ct c a n b e , a n d i s , m a nu f ac t ur e d f r o m w h ea t o rp o ta t o s t ar c h a s a n a l te r na t iv e t o m a i ze s ta r ch . T h ed e gr e e o f h y dr o ly s is i s c h ar a ct e ri z ed b y t h e d e xt r os ee qu iv al en t ( DE ), w hi ch i s a m ea su re o f t he e qu i va -l en ce o f t he s ol id s i n t he s yr up t o d ex tr os e i n t heF e hl i n gs t i tr a ti o n. T h e t y pe o f s y ru p n o rm a ll y u s edi s r e fe r re d t o a s c o nf e ct i on e rs g l u c o s e a n d h a s a D Eo f a r o u n d 4 0 .

0011 I n t h is w or k t o a vo id c on fu si on b et we en g lu co ses yr up a nd c he mi ca l d ex tr os e, g lu co se w il l o nl y b eu s e d t o r e f e r t o t h e s y r u p , a n d t h e p u r e s u g a r w i l l b er e f e r r e d t o a s d e x t r o s e .

0012 O ri gi na ll y, t he s ta rc h w as h yd ro ly ze d b y u si nga ci d, w hi ch i s a r an do m p ro ce ss . N ow, h yd ro ly si scan be carried out by enzym es or a mi xture of e nz ym es a nd a ci d. U si ng e nz ym es , i t i s p os si bl et o c o n t r o l w h i c h b o n d s a r e b r o k e n t o a l l o w t h e c o m -p os it io n o f t he p ro du ct t o b e v ar ie d a s n ee de d. I np r in c ip l e, t h e s ta r ch c o ul d b e h y dr o ly z ed t o p r od u cea ny c om bi n at io n o f d ex tr os e o li go me rs f ro m d ex -t ro se t hr ou gh m al to se a nd m al to tr io se t o h ig he r

oligomers.0013 T h e p ro p or t io n o f g l u co s e s yr u p u se d i n d i f fe r en t

t y pe s o f s u ga r c o nf e ct i on e ry v a ri e s f o r a n u mb e r o f r e as o ns . C o mm e rc i al p r es s ur e w o ul d e n co u ra g e t h eu se o f a m ax im um a mo un t o f g lu co se s yr up s ol id s,b u t t e ch n ic a l c o ns i de r at i on s r e st r ic t t h e p r op o rt i ont o b e u s ed . A s g l uc o se s y ru p i n hi b i ts c r ys t al l i za t io n ,t h e h i gh e st p r op o rt i o n i s u s ed w h er e c r ys t al l i za t io ni s u n de s ir a bl e , e . g. , i n b o il e d s w ee t s, a n d t h e l o we stw he re c ry st al l iz at io n i s d es ir ab l e, e .g ., f on da nt .F i g u r e 1 s h o w s t h e r a t i o o f s u g a r t o g l u c o s e u s e d f o rdifferent products.

Maillard Reaction

0014A m a j o r f e a t u r e o f s u g ar c o n fe c t i on e r y m a n u f a c tu r ei s e n su r in g t h at t h e M a il l a rd r e ac t io n s o c cu r w h er et he y a re w an te d i n p ro du ct s l i ke t of fe es a nd d o n oto c c u r i n p r o d u c t s l i k e h i g h b o i l i n g s .

0015M a i l l a r d r e a c t i o n s a r e n o n e n z y m i c b r o w n i n g r e a c -

t io ns . I n p ra ct ic e, a ny b ro wn in g i n f oo ds i s a M ai l la rdreaction except where i t is enzymic , e.g. , theb ro wn in g o f a c ut a pp le i s e nz ym i c; h en ce , i t i s n ota M ai l la rd r ea ct io n. T he M ai ll a rd r ea ct io n i s n ot an a m e r e a c t i o n w h e r e a l l t h e d e t a i l s c a n b e f o u n d i n at e xt b o ok . T h e t er m c o v er s a w h ol e r a n ge o f r e ac t io n sth at o cc ur i n s ys tem s ra ngi ng fr om fo od t o l if es ci en ce s. T he n am e o f t he r ea ct io n g oe s b ac k t oL o ui s C a mi l l e M a i l l ar d , w h o h e at e d a m in o a c id s i na s o l u t i o n w i t h h i g h l e v e l s o f d e x t r o s e . T h e c h e m i s t r yo f t he M ai ll a rd r ea ct io n i s e as il y d es cr ib ed a s c om -p l ex . I t i s c o mp l ex n o t o n l y b e ca u se t h e r e a ct i on c a n

g i ve c o mp l ex p r od u ct s b u t b e ca u se t h e s t ar t in g m a -t e ri a ls a r e t h em s el v es c o mp l ex . M o st m o de l s y st e msi nv ol ve s tu di es o f o ne r ed uc in g s ug ar b ei ng h ea te d

1S:3G 1S:2G 1S:1G 2S:1G 3S:1G 4S:1G 5S:1G

Ratio of sugar to glucose syrup solids

Saturated solution

Syrup solids too low

Gumsandpastilles

Jellies and mallows

Fondantpastes

Toffeesfudge

GrainedUngrained

Boilings Edinburgh rock (graining)

95

90

80

70

%s

olublesolids

Nougat

fig0001Figure 1 Sugar and glucose composition of confectionery.

5704 SWEETS AND CANDIES/Sugar Confectionery


3/8

w i th o n e a m in o a c id . A t y pi c al c o nf ec t io n er y s y st e ml ik e a t of fe e w ou ld i nv ol ve h ea ti ng a m ix tu re o f p r ot e in s , u s ua l ly f r om m i l k w i t h a m i xt u re o f r e du -c i ng s u ga r s a n d f a ts . I n s u ga r c o nf e ct i on e ry, t h e c o n-ditions of the reaction are l ikely to be a hight em pe ra tu re b ut a l ow w at er a ct iv i ty. I n t he e ar lys ta ge s o f t he r ea ct io n, t he f re e a mi no g ro up o f a n

a m in o a c id , u s ua l ly i n a p r ot e in , c o nd e ns e s w i t h t h ec ar bo ny l g ro up o f a r ed uc in g s ug ar. T he r es ul ti ngS c hi f f b a se s c a n r e ar r an g e b y A m ad o ri (F i gu r e 2 ) orH e y n s r e a rr a n g em e n t (F i gu r e 3) , t h e p r od u ct s b e in ga n N -s ub st i tu te d g ly co sy la mi n e ( if d ex tr os e i s t hes ug ar ) o r a n N -s ub st it ut ed f ru ct os yl am in e f or ak et os e s uc h a s f ru ct os e. T he N- g l y co s y l a mi n e c a nd e g r a d e t o f i s s i o n p r o d u c t s b y a f r e e - r a d i c a l m e c h a n -i s m . I n t h e a d v a n c e d s t a g e s o f t h e r e a c t i o n , t h e A m a -d o ri a n d H e yn s r e ar r an g em e nt p r od u ct s d e gr a de b yo ne o f t hr ee p os si bl e r ou te s. T he y b re ak d ow n v iad e o x ys o n e s, f i s si o n , o r S t r ec k e r d e g r a d a t io n (Figures

4 and 5) . T h e 1 - de o xy g ly c os o ne s an d 3 - de o xy g ly c o-s on es c an f or m r ea ct iv e a- d i ca r b o n yl c o m p ou n d ss u c h a s p y r u v a l d e h y d e a n d d i a c e t y l b y a r e t r o - a l d i z a -t i on r e ac t io n . T h es e r e ac t iv e i n te r me d ia t es a r e t h ena va il ab le t o r ea ct w it h a mm on ia a nd h yd ro ge nsulfide.

0016 A t th e en d o f t he r ea cti on , b ro wn n it ro ge n-o us p ol ym er s a nd c op ol ym er s f or m. I t i s k no wnt ha t p ro te in g el s f or m w he n p ro te in s a re h ea te dw it h c ar bo ny l c om po un ds . T hi s c ou ld o cc ur i ntoffees.

Sulfur-containing Amino Acids

0017W h e r e a s s u l f u r f r e e a m i n o a c i d s a r e b r o k e n d o w n t oa m in e s v i a d e ca r bo x yl a ti o n, t h e s u l fu r c o nt a in i nga mi no a ci ds s uc h a s c ys te in e c an u nd er go m or ec o m p l ex r e a ct i o n s .

Products from Proline

0018Va r io u s s c he m es h a ve b e en p r op o se d t o e x pl a i n t h ep r o d uc t i o n o f n i t r og e n -c o n t ai n i n g h e t er o c yc l i c c o m -p ou nd s s uc h a s p yr ro l id in es a nd p ip er id in es f ro mp r ol i n e. N i tr o ge n h e te r oc y cl i c c o mp o un d s a r e c o m-m o n l y f o u n d t o b e p o t e n t f l a v o r i n g c h e m i c a l s .

Strecker Aldehydes

0019T h e s e c h e m ic a l s a r e p r o d u c e d b y t h e S t r ec k e r d e g r ad -a t i o n o f t h e i n i t i a l S c h i f f b a s e (F i g u r e 5) . A n a-aminoc ar bo ny l c om po un d a nd S tr ec ke r a ld eh yd e a reg e ne r at e d b y r e ar r an g em e nt , d e ca r bo x y la t io n , a n d

hydrolysis.

Sugar Glasses: The Chemistry of Boiled

Sweets

0020I n t he se p ro du ct s, w hi ch a re v ar io us ly c al l ed h ig hb o i l i ng s , h a r d b o i l i n g s , h a r d c a n d y, o r b o i l e d s w e e t s,t he s uc ro se i s i n t he g la ss y s ta te . T he g la ss y s ta teof matter i s not a therm odynami c phase but as u p e r- c o ol e d l i q u i d. G l a s sy m a t er i a l s a r e c o m m o n i na n um be r o f p ro du ct s, w he re as b ot h n at ur al a nd

C

CHOH

O

CHOH

CHOH

CHOH

NHR

CHOH

H2NR H2O CHOH

CN RH

CHOH

COH

CN RH

H

CHOH

C O

CH2

N R

H

CHOH

H+

1-Amino-2-keto sugarEnolSchiff baseN-Glycosylamine(if aldose is glucose)

Aldose sugar

g0002 Figure 2 Amadori rearrangement.

CH2OH

C O

CHOH

Ketose sugar

H2NR CH2OH

C OHNH

R

CHOH

H2O H+

N-Fructosylamine(if ketose is fructose)

CH

C HNH

R

CHOH

2-Amino-1-keto sugar

C

CHOH

NH

R

CHOH

Enol

O

g0003

Figure 3 Heyns rearrangement.



4/8

m a n - ma d e s u b st a n c es c a n f o r m g l a s se s . C o n f us i n g l y,a lt ho ug h a g la ss i s n ot a t he rm od yn am ic s ta te o f m a t t e r , g l a s s e s d o e x h i b i t a s h a r p t r a n s i t i o n t e m p e r a -t u re b e tw e en t h e g l a s sy a n d t h e r u b b er y s t at e . M a nym e th o ds h a ve b e en u s ed t o d e te r mi n e t h e t ra n si t io nt em p er a tu r e b e tw e en t h e r u bb e ry a n d t h e g l as s y s t at e .O n e p o p u l a r m e t h o d i s d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m -e tr y ( DS C) . I n t he se i ns tr um en ts , t he s am pl e a nd ab l a n k a r e s u b j e c t e d t o a c h a n g e o f t e m p e r a t u r e u p o rd o wn a t a c o nt r ol l e d r a te . T h e i n st r um e nt m e as u re st h e d i ff e re n ce e n er g y i n pu t o r e n er g y e x tr a ct e d b e -t we en t he s am pl e a nd t he c on tr ol . A p lo t o f d if fe r-e nc e g iv es t he v ar ia ti on o f h ea t c ap ac it y, Cp, w it h

t em p er a tu r e. T h e g l as s t r an s it i on i s a s so c ia t ed w i th

a d is co nt in ui ty i n Cp. U nf or tu na te l y, t he re a re an um be r o f d if fe re nt w ay s i n w hi ch t he o ut pu t f ro mt h e D S C c a n b e a n a l y z e d . S o m e w o r k e r s w o u l d a d v o -c a t e i n t e g r a t i n g t h e r e s u l t f r o m t h e D S C , i . e . , m e a s u r -i ng t he a re a u nd er t he c ur ve . T hi s t he n g iv es t hev a r i a t i o n o f t h e e n t h a l p y w i t h t e m p e r a t u r e . T h e v a r i -a t io n i n s e ve r al o t he r p h ys i ca l p a ra m et e rs w i th t em -p e ra t ur e s u ch a s t h e r e fr a ct i ve i n de x a n d t h e d i el e ct r icc o n s t a n t h a v e b e e n u s e d t o m e a s u r e g l a s s t r a n s i t i o n s .I n g e n er a l , t h e g l a s s t r a n si t i o n t e m p e r a tu r e o b t ai n e dd e pe n ds o n t h e m e th o d o f m e as u re m en t . I n c o nf e c-t i on e ry, t h e i m p o r ta n t p o i n t i s t h at a p r od u ct t h at i si nt en de d n ot t o c ry st al l iz e s ho ul d b e i n t he g la ss y s ta te

a t a mb i en t t em pe ra tu re s. M os t s ug ar s w il l f or m a

C

C

CHOH

2-Amino-1-keto sugarHeyns intermediate

1-Amino-2-keto sugarAmadon intermediate

HEnolizationR

H

HN

O

H2O

RNH2

RNH2

RNH2

H2O

H2O

C

COH

CH

H N R

C

CHOH

R

HN

C

H

OH

C

CH

R

HN

C

H

O

O

O

O

C

3-Deoxyosone

C

R

H

CH2

C

COH

CHOH

H N

H

R

C

N

H

CH2

O

R1,2-Enolisation2.3

CHOH

C

N

H

CH2

OH

R

CHOH

C

CH2

OH Enolization

1-Methyl-2,3-dicarbonyl

C O

C

CH2

O

C O

O

O

O

O

O

HO

O

O

O

H OHO

O

O

fig0004 Figure 4 Formation of furans and dicarbonyls.



5/8

g la ss , b ut p ur e s uc ro se w il l n ot f or m a g la ss . C om -m e rc i al s u ga r g l as s es a r e a l wa y s m a de f r om s u cr o sea n d s o m e o t h e r s u g a r . I n i t i a l l y , i n v e r t s u g a r w a s u s e db u t h a s n o w b e en l a rg e ly r e pl a ce d b y g l uc o se s y ru p .G lu co se s yr up i s a m uc h b et te r s ta bi l iz er o f s ug ar

g l as s es t h an i n ve r t s u ga r. I n p r ac t ic e , b o il e d s w ee t sb e co m e u n st a bl e b y a b so r bi n g w a te r. I n it i al l y, t h ep r o d uc t b e c om e s s t i c ky t h e n s o f t , f o l l o w e d u l t i m a t e l yb y c r y s t a l l i z a t i o n . T h e r a t e a t w h i c h h i g h b o i l i n g s c a na b s o rb w a t er i s d i f f us i o n - li m i t e d. T h e h i g h - mo l e c ul a r-w e ig h t f r ac t io n i n g l uc o se s y ru p i n hi b i ts t h e m i gr a ti o no f w a te r i n to t h e s w e et . T h is g i ve s a m a rk e dl y m o res t a b l e p r o d u c t t h a n i n v e r t s u g a r d o e s . G l u c o s e s y r u pa l s o g i v e s t h e b o i l e d m a s s a p l a s t i c c o n s i s t e n c y w h e nw a r m , w h i c h m a k e s i t m u c h e a s i e r t o h a n d l e .

Formulation of Boiled Sweets

0021 T h e m a n uf a ct u re o f s t a b le b o il e d s w e et s d e p e nd s o no b t a i n i n g a p r o d u c t w i t h a l o w m o i s t u r e c o n t e n t . T h eh ig he r t he g la ss t ra ns it io n t em pe ra tu re , t he m or es ta bl e t he p ro d uc t i s. A s w at er c an b e r eg ar de d a s ap l as t ic i ze r, i t r ed u ce s t h e v i sc o si t y o f t h e s y st e m a n dt h us r e du c es t h e g l as s t r an s it i on t e mp e ra t ur e . T h ew at er c on te nt o f t he f in is he d p ro du ct d ep en ds o nt h e c o ok i ng t e mp e ra t ur e . T h e i m po r ta n t p a ra m et e ra t t he f or mu la ti on s ta ge i s t he r at io o f s ug ar t o g lu -c o s e s y r u p . T h e s i t u a t i o n t o a v o i d i s e n d i n g u p w i t h a

p r od u ct t h at i s e x ce s si v el y h y gr o sc o pi c , w h i ch w i ll

r e du c e t h e s h el f -l i fe b y m a ki n g t h e p r od u ct s ti c ky.I n cr e as i ng t h e p r op o rt i on o f g l uc o se s y ru p i n cr e as e st h e p r op o rt i on o f d e xt r os e a n d t h e h i gh - mo l ec u la r-w e i g h t d e x t r o s e o l i g o m e r s . I n c r e a s i n g t h e p r o p o r t i o no f d ex tr os e m ak es t he p ro du ct m or e h yg ro sc op ic ,w hi ch i nc re as es th e t en den cy o f th e p ro duc t t ob e c om e s t i ck y. A s t h e p r o po r t i o n o f h i g h - mo l e cu l a r-

w ei gh t m at er ia l i s i nc re as ed , t he v is co si ty o f t he l i qu idm a ss i n cr e as e s. T h es e v i sc o si t y a n d h y gr o sc o pi c it yp ro bl em s r es tr ic t t he p ro po rt io n o f g lu co se s yr upt ha t c an b e u se d. I f a c on ve nt io na l a ci d c on ve rt eds yr up i s u se d, u si ng a d if fe re nt D E o nl y m ak es o nep r ob l em o r t h e o t h e r w o r s e. B o il e d s w ee t s a r e m a dew it h r at io s o f s uc ro se t o g lu co se o f f ro m 7 0: 30 t o4 5 :5 5 . T h e c o mm o n p r op o rt i on s a r e 6 0 :4 0 a n d 5 0 :5 0 .

0022T he h ig h- ma lt os e s yr up s b re ak a wa y f ro m t he ser e s t r i c t i o n s , a s t h e s p e c t r u m o f c a r b o h y d r a t e s p r e s e n ti s m od if ie d t o i nc re as e t he m al to se w hi le r ed uc in gt h e d e x t ro s e a n d t h e h i g h -m o l e cu l a r- w e i g ht f r a c ti o n .

U si ng t he se s yr up s, a h ig h b oi l in g c an b e m ad e w it ha pp ro xi m at el y s uc ro se t o g lu co se 3 5: 75 w it h t hep r o p e r t i e s o f a p r o d u c t o f a 5 5 : 4 5 p r o d u c t .

Science of Gums, Jellies, and Licorice

0023I n t h e s e p r o d u c t s , a c o l l o i d i s i n c o r p o r a t e d t o o b t a i nt h e d e s i r e d t e x t u r e . M o s t o f t h e s e c o l l o i d s a r e g e l l i n ga ge nt s, e .g ., g el at in e, b ut s om e s uc h a s g um a ca ci aa nd c er ta in m od i fi ed s ta rc he s d o n ot g el . T he s ub -s t an c es u s ed ( s ee Ta b le 1) a re c he mi ca ll y q ui te d is -p a ra t e, b u t t h ey a l l h a ve t h e a b il i ty t o s e lf - as s oc i at e .

A n i m po rt an t d if fe re nc e i s b et we en t ho se l ik e g el -a t in e , w h ic h g e l t h er m or e ve r si b l y, a n d o t he r g e ll i n ga g e nt s , w h i c h g e l i r r e ve r s i bl y, e . g . , p e c t i n . L i c o ri c e i ss li gh tl y d if fe re nt f ro m t he o th er s we et s i n t ha t i t i sm ad e f ro m w he at f lo ur d ir ec tl y r at he r t ha n w it h ap u ri f ie d s ta r ch . T h e i m po r ta n t s c ie n ce i s t h e t ex t ur eo f t h e p r o d u c t , w h i c h c a n b e s t u d i e d a s r h e o l o g y . I f as am pl e i s p la ce d b et we en t he t wo p la te s (F i gu r e 6),a n d o n e p l a t e i s o s c i l l a t e d , t h e s t r u c t u r e o f t h e s a m p l ew il l n ot b e d es tr oy ed , b ut a t ra ns du ce r o n t he o th ere le me nt w il l p ro du ce a n o ut pu t w av e f or m. T hi s w av ef or m c an b e a na ly ze d i n t er ms o f a n e la st ic a nd aviscous component.

Grained Products

0024I n s o m e p r o d u c t s , t h e s u c r o s e i s i n t e n d e d t o g r a i n o rc r y st a l l i ze . E x a m p le s a r e f o n d a n t , f u d g e , a n d m o n te -l i m a r . I n t h e s e p r o d u c t s , t h e r e i s a h i g h p r o p o r t i o n o f s u c r o s e , a s o p p o s e d t o o t h e r s u g a r s .

Fondant

0025C o nf e ct i on e ry f o nd a nt s a r e n o rm a ll y m a de b y b o il i n g

a m i x ed s u cr o se a n d g l uc o se s y ru p t o c o nc e nt r at e i t .

NH2

R1CHCOOH1

O

O

R2

R3

O

N

OO

R2

R2

R3R

3

R1

R2

R1

R1

R2

R

3

R2

R2

H

N

HO

H2O

H2N

CO2

O

O

N

H

O

+

Amino acid Dicarbonyl

Aldehyde -Amino carbonyl

g0005 Figure 5 Strecker degradation.



6/8


7/8

o f t h e p a n a n d t h e t u m b l i n g o f t h e c e n t e r s s p r e a d t h es y ru p o u t i n to a t h in l a ye r. T h e w a te r i s e v ap o ra t ed ,w h ic h c a us e s t h e s u g a r t o c r ys t al l i ze . T h e p r oc e ss i si ne vi ta bl y s lo w. T he w at er c an e va po ra te o nl y a t ac er ta in r at e, a nd t he r at e o f c ry st al li za ti o n o f t hes u g a r c a n n o t b e a c c el e r a te d . T h e r a t e o f e v a po r a ti o nc a n b e i n cr e as e d b y i n cr e as i ng t h e t e mp e ra t ur e a n d

t he a ir f lo w a s w el l a s r ed uc in g t he h um id it y o f t he a ir.I nc re as i ng t he t em pe ra tu re w il l r ed uc e t he r at e o f c ry st al li za ti on . T he l ay er s a pp li ed a re o nl y 1 014 mm t hi ck . A s t he l ay er s a re s o t hi n, t he y f ol lo wt he c on to ur s o f t he p ro du ct . I f t he c en te r c an b ed am ag ed b y h ea t, h ea ti n g t h e p an m ay n ot b e p os -s ib le . A n a ir s up pl y a nd e xt ra ct io n s pe ed u p t hep an ni ng p ro ce ss c on si de ra bl y. I n a n u nv en ti l at edp a n , t h e p r o c e s s w o u l d s l o w d o w n a s t h e a i r b e c a m es a t u r a t e d w i t h w a t e r v a p o r . I n g e n e r a l , h a r d p a n n i n gi s d o n e i n l a r g e p a n s , w h e r e a s s o f t p a n n i n g i s d o n e i ns m a l l p a n s . S m a l l p r o d u c t s s u c h a s n o n p a r e i l s t e n d t o

b e m ad e i n s ma ll p an s, w he re as l ar ge i te ms a re p ro -d u c e d i n l a r g e r p a n s .

Soft panning

0029 S o f t p a n ni n g i n v o l v es a p p l y i n g a s y r u p t o t h e c e n te r s ,a s d oe s h ar d p an ni ng , b ut t he s of t p an ni ng s yr up i si n t e n d e d n o t t o c r y s t a l l i z e . I n s t e a d o f e v a p o r a t i n g t h ew at er, a s i n h ar d p an ni ng , m il le d s ug ar i s a dd ed ,w h ic h d i ss o lv e s i n t h e w a t er i n t h e s y r up . T h e s y r u pu s e d i n s o f t p a n n i n g w o u l d b e e i t h e r a l l g l u c o s e s y r u po r a 5 0 : 5 0 m i x t u r e o f s u c r o s e a n d g l u c o s e s y r u p . T h i sp ro ce ss i s c ar ri ed o ut i n t he c ol d a nd w it ho u t u si ngd r yi n g a i r. D u st e x tr a ct i on i s n e ed e d f o r r e as o ns o f h e a l t h a n d s a f e t y . S o f t p a n n i n g i s a m u c h m o r e r a p i dp ro ce ss t ha n h ar d p an ni ng . I t c an b e a pp li ed t o s of tc e n te r s t h a t w o u l d b e u n s u i ta b l e f o r h a r d p a n n i n g. A st h e c o at i ng i s t h i ck , t h e s h a pe o f t h e c e nt e r t e nd s t o b el o s t . T y p i c a l s o f t p a n n e d p r o d u c t s a r e j e l l y b e a n s a n dd o l l y m i x t u re c o m p on e n t s.

Process Control Systems

0030 A t t em p t s t o a u t o m a t e p a n n i ng i n i t i a l l y c o n c e nt r a te do n t he t im e a nd t em pe ra tu re . A m or e m od er n a p-p r o a c h i s t o m e a s u r e t h e a b s o l u t e h u m i d i t y t o c o n t r o lt he d ry in g c yc le . T hi s i s c la im ed t o b e a n i m pr ov e-m en t o n s ys te ms t ha t r el y o n t em pe ra tu re a nd t hee l a p s e d t i m e . I n p a r t i c u l a r , b e c a u s e t h e a c t u a l h u m i d -i t y i s m e a s u r e d , p r o c e s s p a r a m e t e r s c a n b e o p t i m i z e dt o m axi mi ze th ro ugh pu t. In a t im etemperatures y st e m, i n o r de r t o a v oi d u n de r- d ry i ng , t h e t i me s e tw o u l d h a v e t o b e t h e m a x i m u m n e c e s s a r y .

Toffees and Caramels

0031 I n t h es e p r od u ct s , t h e M a i l l ar d b r ow n in g r e ac t io n

b e tw e en r e du c in g s u ga r s a n d p r ot e in s i s e s se n ti a l t o

t h e t a s te a n d c o l o r o f t h e f i n i sh e d p r o d uc t . T h e p r o-t ei ns u se d a re f ro m s ki m m il k s ol id s. I ne ff ic ie ntc oo ki ng p an s p ro mo te t hi s r ea ct i on a t t he h ea ti n gs ur fa ce t o g iv e a g oo d p ro du ct . I f t he s am e i ng re di en tsa re c oo ke d i n a n e ff ic ie nt c on ti nu ou s s ys te m, t her ea ct io n i s s up pr es se d t o s uc h a n e xt en t t ha t t hep r od u ct i s u n ac c ep t ab l e . I n p r ac t ic e , h o ld i n g v e ss e ls

k no wn a s c ar am el iz er s a re u se d t o p ro mo te t heM a i l l ar d r e a ct i o n .

0032I n a dd it i on t o s ki mm ed m il k s ol id s a nd s ug ar s,t of fe es c on ta in f at . O ri gi n al l y, t of fe es w er e m ad ef r o m f u l l c r e a m m i l k s o l i d s , a n d t h e f a t w a s m i l k f a t .N o w, a t o ta l o r p a rt i al r e pl a ce m en t w i th v e ge t ab l ef a t i s p o s s i b l e . I f s u f f i c i e n t m i l k p r o t e i n i s p r e s e n t , t h ef a t d i s p er s es e a si l y i n t h e t o ff e e, l e av i ng a f a tt y l a ye ro n t h e s u rf a ce t h at f a ci l i ta t es c u tt i ng . I f i n su f fi c ie n tm i l k p r o t e i n i s p r e s e n t , o t h e r e m u l s i f i e r s w i l l h a v e t ob e a d d e d .

Chewing Gum

0033C he w in g g um i s a f la vo re d a nd s we et en ed r ub be r,o r ig i n al l y n a tu r al , b u t n o w u s ua l ly s y nt h et i c. I t i s ap r o d uc t w h e r e c o n f e c t io n e r y b e c o m e s i n v o l ve d w i t hp o ly m er c h em i st r y. T h e g u m b a se i n c h ew i n g g u m i st e ch n i ca l ly a r u bb e r. T h e o r ig i na l i n gr e di e nt s w e ret h e n a t ur a l p r o d uc t s c h i cl e a n d j e l u to n g - po n t i an a k ,w hi ch w er e u se d al on e or i n a m ix ed g um b as e.T h e s y nt h et i c p o ly m er s u s ed a r e m a in l y v i ny l e s te r si n p ar ti cu la r p ol yv in yl a ce ta te . B ut ad i en e s ty re ner u b b er, i s o b ut y l e nei s o pr e ne c o po l ym e r, a n d p o ly -i s o b u t y l e n e c a n b e u s e d . A s i n o t h e r f i e l d s o f p o l y m e rc he mi st ry, p la st ic iz er s s uc h a s g ly ce ri ne e st er s o f h y dr o ge n at e d o r p o ly m er i ze d r e si n , l a no l i n, a n d p o -t as si um , a nd s od iu m s te ar at es a re u se d. D i ff er en tg um b as es a re u se d f or c he wi ng g um a nd b ub bl eg um . B ub bl e g um b as e w il l c on ta in e it he r h ig he rl e v e l s o f p o l y m e r s o r p o l y m e r s w i t h a h i g h e r m o l e c u -l ar w ei gh t. T he h ig he r l ev el o r m ol e cu la r w ei gh t o f t h e p o l y m e r m a k e s t h e g u m b a s e m o r e e x t e n s i b l e a n dh e n c e a b l e t o f o r m b u b b l e s .

Sugars

0034I n o r d e r f o r a p r o d u c t n o t t o h a v e a g r i t t y f e e l i n t h em o u t h , t h e s u g a r h a s t o h a v e a v e r y f i n e p a r t i c l e s i z e .I n di v id u al s d i ff e r in t h ei r r es p on s e t o p a rt i cl e s i ze , b u tp a rt i cl e s a b ov e 2 040 mm a re n or ma ll y f ou nd t o b egritty.

Dextrose

0035D e x t r o s e m o n o h y d r a t e i s s o m e t i m e s u s e d a s a n a l t e r -n a ti v e t o s u cr o se i n c h ew i n g g u m . T h e e n do t he r mi ch e a t o f s o l u t i o n o f d e x t r o s e g i v e s a c o o l i n g s e n s a t i o ni n t h e m o u t h t h a t g o e s w e l l w i t h m i n t f l a v o r s b u t n o t

w i t h o t h e rs .



8/8

Aerated Products

0036 Te c h n ic a l l y, t h e p r o b l e m s i n p r o du c i n g a e r a te d p r o d -u c ts a r e i n m a ki n g a n d s t ab i l iz i ng a f o am . Ty p ic a ll y,a er at ed c on fe ct io ne ry p ro du ct s i nv ol ve m ak in g af o a m a n d t h e n c a u s i n g i t t o s e t . A p o p u l a r i n g r e d i e n ti s e g g a l b u m e n , w h i c h i s a w h i p p i n g a g e n t a n d c a n b e

s e t i r r e v e r s i b l y b y h e a t . S o m e p r o d u c t s a r e m a d e w i t ht h e c o m b i n a t i o n o f e g g a l b u m e n a n d a g e l l i n g a g e n t ,e . g. , g e la t in e . T h e o n ly a e ra t ed c o nf e ct i on e ry p r od -u ct s t ha t w or k d if fe re nt ly a re t ho se t ha t a re a h ig hb oi l in g t ha t i s c he m ic al ly a er at ed a nd r el i es o n t hep r od u ct p a ss i ng t h ro u gh t h e g l as s t r an s it i on b e fo r et he b ub bl es c ol l ap se . T he se p ro d uc ts s om et im esc o nt a in m a te r ia l l i k e g e la t in e t o e n ha n ce f o am i ng .E xa mp le s a re b on fi r e t of fe e, h on ey co mb c ru nc h,a n d p e a n ut b r i t tl e .

Tabletting0037 Ta b le t s a r e m a de b y c o m p re s si n g a p o wd e r i n a d i e.

U n d e r t h e p r e s s u r e i n t h e d i e , t h e p o w d e r f u s e s a n d i se j ec t ed a s t a bl e t. Ta b le t ti n g r e qu i re s a f r ee -f l o wi n gp ow de r t ha t w il l f lo w f re el y w he n p ou re d i nt o t hed i e b u t b o n d s s a t i s f a ct o r i l y w h e n c o m pr e s s ed .

Lozenges

0038 L o ze n ge s a r e o n e o f t h e o l de s t f o rm s o f s u ga r c o n fe c -t i on e ry. L o ze n ge s a r e c u t f r om a s h ee t o f d o ug h a n d

t he n d ri ed . L oz en ge m an uf ac tu re i s o ne o f t he a re as i nw hi ch s ug ar c on fe ct io ne ry i s r el a te d t o p ha rm a-ceutical products.

Lozenge manufacture

0039 L oz en ge s a re m ad e b y t ak in g a m il le d s ug ar a ndm ak i ng i t i nt o a d ou gh . T he b es t t ex tu re s a re a ch ie ve db y u s i n g t h e s m a l l e s t p o s s i b l e s i z e s o f s u g a r . L o z e n g e sa re n or ma l ly m ad e w it h a b in de r. T he t ra di ti o na lb i n d e r i s g u m t r a g a c a n t h , w h i c h i s p r o b a b l y t h e b e s tm at er ia l. O th er m at er ia ls t ha t a re u se d a re g uma ca ci a, g el at in e, a nd x an th an g um . A m ix tu re o f

g u m a c ac i a a n d g u m t r ag a ca n th i s s o me t im e s u s ed .

G u m a r ab i c u s ed a l on e g i ve s v e ry b r it t le s w ee t s t h atbreak easily.

0040Drying T he s ta mp ed p ie ce s a r e t he n s pr ea d o n t ot ra ys w he re a s li gh t c ru st o f d ry s ug ar f or ms o n t hes u r f a c e . T h e l o z e n g e s a r e t h e n d r i e d a t 3 540 C u n t i lt h e m o i s t u r e c o n t e n t i s a r o u n d 1 . 5 % . I f t h e l o z e n g e s

a r e d r ie d t o o r a pi d l y, t h e l o ze n ge s s h ri n k a n d c r ac k .E xt en de d d ry in g t im es l ea d t o l os s o f f la vo r a ndy el lo wi ng . A t ra ce o f b lu e c ol or i s o ft en a dd ed t ogi ve a b lu eg ra y c ol or r at he r t ha n a y el lo wgrayc ol or. F la vo r i s a p ro bl em i n l oz en ge s, a s t he f la vo rm ust b e vo la ti le t o b e p er ce iv ed i n t he f in is he dp ro du ct , b ut v ol at il e f la vo rs a re o ft en l os t d ur in gd r y i n g . T h e r e a s o n w h y d r y i n g c a n n o t b e a c c e l e r a t e di s t ha t t he m oi st ur e h as t o m ig ra te f ro m t he c en te ro f t h e s w e e t t o t h e s u r f a c e .

Conclusion

0041S ug ar c on fe ct i on er y i s a n a re a w he re t he p ro du ctc am e f ir st a nd t he s ci en ce a rr iv ed a ft er wa rd s. T hes c i en c e , h o w e ve r, i s c h a l le n g i n g.

Seealso:Amino Acids: Properties and Occurrence;

Browning: Nonenzymatic; Toxicology of Nonenzymatic

Browning; Glucose: Properties and Analysis;Gums:

Properties of Individual Gums; Food Uses; Dietary

Importance; Jams and Preserves: Methods of

Manufacture; Chemistry of Manufacture;Sucrose:

Properties and Determination

Further Reading

E d w ar d s W P ( 2 0 00 ) The Science of Sugar Confectionery.C a m b ri d g e : T h e R o y a l S o c i e t y o f C h e m is t r y.

H i l l S a n d E a s a A M ( 1 9 9 8 )The Maillard Reaction in Foodsand Medicine, p p. 1131 38 . C am br id ge : T he R oy alS o c i et y o f C h e m is t r y.

F i sh e r C a n d S c o tt T R ( 1 99 7) Food Flavours: Biology andChemistry. C a m b r i d g e : T h e R o y a l S o c i e t y o f C h e m i s t r y .

J ack s o n EB (ed .) (1 9 9 5 )Sugar Confectionery Manufacture,2 n d e d n . L o n d o n : C h a p m a n & H a l l .

L ee s R a nd J ac ks on B ( 19 73 ) Sugar Confectionery andChocolate Manufacture. G l a s g o w : B l a c k i e A c a d e m i c &

P r o fes s io n al.


Documents

sweet_and_candies