Научный параметр advanced

Стеклование карамели: как влажность задаёт текстуру

Почему несколько процентов воды переводят карамель от хрупкой к тягучей: температура стеклования, таблица Гордона — Тейлора, которую можно пересчитать, и вода, остающаяся на каждой стадии варки.

Yauheni Padniuk 8 мин чтения Обновлено 9 октября 2026 г.

A caramel showing a hard glassy fracture transitioning to a soft pliable edge.

Почему влажность решает текстуру карамели

Температура стеклования (Tg) — граница, на которой аморфная сахарная масса переходит из жёсткого стекла (ниже Tg) в мягкое, высокоэластичное состояние (выше Tg). Вода резко снижает Tg, поэтому вода, оставшаяся в карамели после варки, во многом решает, по какую сторону от комнатной температуры окажется её Tg.

Чем горячее варка, тем меньше воды остаётся, и каждый удалённый процент воды поднимает Tg оставшейся массы. Леденец сохраняет так мало воды, что его Tg намного выше комнатной температуры: это стекло, и оно раскалывается. Тягучая карамель сохраняет достаточно воды, чтобы её Tg была ниже комнатной: она в высокоэластичном состоянии, поэтому гнётся, жуётся и медленно растекается в тепле.

Текстура следует за разницей между температурой хранения и Tg — T − Tg. Ниже нуля карамель стеклообразна; немного выше нуля — плотная и пластичная; намного выше — мягкая и липкая. Одна и та же карамель может сменить класс без изменения рецепта — просто потому, что в помещении стало теплее.

Калькулятор карамели Formul.io показывает Tg для каждой карамели. Он применяет уравнение Гордона — Тейлора к каждому растворённому сахару и к воде, оставшейся после варки, и сравнивает результат с температурой хранения 20 °C и с окном выбранной текстуры.

Уравнение Гордона — Тейлора: основа прогноза текстуры

Для сахарной фазы с водой уравнение Гордона — Тейлора оценивает Tg смеси по Tg каждого компонента и константе k, которая задаёт, насколько сильно вода пластифицирует сахар.

Гордон — Тейлор для смеси сахара и воды

Tg = (w₁·Tg₁ + k·w₂·Tg₂) / (w₁ + k·w₂)

w₁ — массовая доля сухих сахаров, w₂ — массовая доля воды. Tg₂ — температура стеклования воды, −135 °C, а k ≈ 4,7 — значение, которое Роос и Карел получили для сахарозы с водой. Tg₁ — температура стеклования сухой сахарной фазы. Чистая сахароза стеклуется примерно при 62 °C. В таблице ниже взято 70 °C — сахарная фаза чуть выше сахарозы, какой бывает фаза, богатая сухими веществами глюкозного сиропа: мальтоза стеклуется примерно при 87 °C, а более длинные цепи сиропа — ещё выше.

Вода в сахарной фазе	Расчётная Tg	Поведение при 20 °C	Состояние
2%	+52 °C	Твёрдая, хрупкая	Tg намного выше хранения: стекло
4%	+36 °C	Леденец	Tg выше хранения: стекло
6%	+23 °C	Плотная, кожистая	Tg ≈ хранение: чувствительна к малым изменениям
8%	+11 °C	Тягучая, пластичная	Tg ниже хранения: высокоэластичное состояние
10%	0 °C	Мягкая ириска	Tg намного ниже хранения: очень мягкая
12%	−10 °C	Очень мягкая, липкая	Tg далеко ниже хранения: течёт

Гордон — Тейлор при Tg₁ = 70 °C, Tg₂ = −135 °C, k = 4,7. Оценка для сравнения рецептур, а не измеренная Tg.

В этом диапазоне каждый лишний процент воды снижает Tg примерно на 5–8 °C, и сильнее всего — на сухом конце. Поэтому два градуса на термометре или влажный день могут перевести карамель в другой класс текстуры.

Столбец воды — это доля воды в сумме сахаров и воды, а не во всей карамели. В сливочной карамели жир и сухие вещества молока находятся вне сахарной фазы. Карамель с 10% воды в целом может иметь 13–14% воды в своём сахарном растворе и всё равно тянуться, а не течь: капли жира и молочные белки добавляют тело, которого двухкомпонентное уравнение не видит. Используйте таблицу для сравнения рецептур, а критичную Tg подтверждайте дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК).

Tg и активность воды отвечают на разные вопросы

Tg описывает текстуру — насколько подвижна сахарная матрица при данной температуре. Активность воды (aw) описывает стабильность — могут ли расти микроорганизмы и куда пойдёт влага между карамелью и воздухом. При варке они меняются вместе, но это разные величины, и одна не заменяет другую.

Калькулятор карамели оценивает aw, рассматривая растворённые сахара как один раствор, на той воде, которую молочный белок и клетчатка не удерживают на своих изотермах сорбции. Для каждой текстуры он задаёт полосу: 0,45–0,60 для тягучей и плотной карамели, 0,60–0,68 для мягкой, 0,25–0,40 для твёрдой карамели и ириса. Срок годности всё равно устанавливает измерение партии прибором.

Две рецептуры с одинаковой влажностью могут иметь разные aw и Tg. Мелкие молекулы сильнее снижают aw на грамм: сорбит (182 г/моль) снижает aw сильнее той же массы сахарозы (342 г/моль) и при этом снижает Tg. Так влагоудерживающее вещество продлевает срок годности, не делая карамель твёрже. Проверьте обе величины в калькуляторе, затем измерьте aw партии.

Стадии варки: от нити до твёрдого крака

Температура кипения сахарного сиропа растёт по мере его концентрирования — это коллигативный эффект. Поэтому каждая стадия на кондитерском термометре соответствует концентрации сахара, а значит, и воде, оставшейся в сиропе.

Стадия	Температура (°C)	Сахар в сиропе	Остаток воды	Типичные изделия
Нить	110–112	около 80%	около 20%	Сиропы, глазури
Мягкий шарик	112–116	около 85%	около 15%	Фадж, помада
Твёрдый шарик	118–120	около 87%	около 13%	Мягкие и тягучие карамели
Жёсткий шарик	121–130	около 90%	около 10%	Нуга, плотные карамели
Мягкий крак	132–143	около 95%	около 5%	Тянучки, баттерскотч
Твёрдый крак	146–154	около 99%	около 1%	Грильяж, ирис, леденцы
Карамель	160–177	около 100%	Практически нет	Только цвет и вкус

Стадии кондитерского термометра для сахарозного сиропа на уровне моря

Вода, остающаяся в сахарном сиропе на каждой стадии (%)

График показывает, почему стадии неравномерны. Между нитью и жёстким шариком сироп теряет всего около 10 процентных пунктов воды примерно за 15 °C. Между мягким и твёрдым краком каждый пункт воды стоит около трёх градусов, а таблица Гордона — Тейлора показывает, что тот же пункт сдвигает Tg на 5–8 °C. В конце варки небольшая ошибка температуры становится большой ошибкой текстуры.

Калькулятор работает в том же направлении, что и термометр. Вы вводите температуру варки; он рассчитывает, сколько воды сироп может удержать при этой температуре кипения с учётом сахаров партии, и уже из остатка выводит Brix, Tg, aw и текстуру. Его полосы текстуры следуют стадиям: мягкая карамель — мягкий шарик (112–116 °C), тягучая — 116–121 °C, плотная — жёсткий шарик (121–130 °C), твёрдая — от 130 °C и весь мягкий крак (132–143 °C), ирис — выше. В сливочной карамели масло или сливки, добавленные после варки, возвращают воду, поэтому тягучую карамель часто варят до твёрдого шарика. Рецепт тягучей солёной карамели разбирает такую рецептуру по градусам.

Выше твёрдого крака сахар начинает темнеть. Цвет и вкус с этого момента — дело карамелизации, а при наличии молочных белков — и реакции Майяра; см. реакция Майяра и карамелизация.

Сорбит и полиолы: как сохранить мягкость

Полиолы меняют текстуру по тому же уравнению. Важна собственная Tg каждого в сухом виде: маленький полиол с низкой Tg пластифицирует карамель, как дополнительная вода, а крупный с высокой Tg ведёт себя почти как сахароза.

Сахар или полиол	Молярная масса (г/моль)	Tg в сухом виде (°C)	Действие в карамели
Мальтоза	342	87	Повышает Tg; поэтому сироп с низким DE делает карамель плотнее
Сахароза	342	62	Опорная сахарная фаза
Изомальт	344	59	Держит Tg близко к сахарозе; применяется в леденцах без сахара
Мальтит	344	43	Умеренно снижает Tg
Глюкоза (декстроза)	180	31	Снижает Tg; на грамм снижает aw сильнее сахарозы
Фруктоза	180	5	Сильно снижает Tg; гигроскопична
Сорбит	182	около −9	Снижает Tg и aw; сохраняет карамель мягкой
Глицерин	92	около −80	Сильнейший пластификатор и депрессант aw на грамм

Температуры стеклования в сухом виде, как их используют калькуляторы Formul.io (Роос, 1993, для сахаров; опубликованные сводки для полиолов)

Из таблицы следуют три эффекта:

Ниже aw на грамм. Сорбит и глицерин — молекулы меньше сахарозы, поэтому та же масса даёт больше молекул и сильнее снижает aw.
Ниже Tg. С Tg ниже 0 °C в сухом виде сорбит сохраняет карамель мягкой при меньшей влажности, чем позволила бы одна сахароза. Мальтит размягчает лишь умеренно, а изомальт почти не размягчает: их Tg в сухом виде (43 и 59 °C) гораздо ближе к 62 °C сахарозы, чем у сорбита.
Меньше засахаривания. Любое второе растворённое вещество мешает кристаллизации сахарозы. О карамели, которая засахаривается на полке, — карамель закристаллизовалась при хранении (статья на английском).

Маркировка: в ЕС продукт с более чем 10% добавленных полиолов должен нести надпись «чрезмерное употребление может оказать слабительное действие» (Регламент (ЕС) № 1169/2011, Приложение III). Калькулятор карамели такого предупреждения не выдаёт; он отмечает полиолы, вид или количество которых не может определить. Проверьте долю добавленных полиолов сами до маркировки.

Практическое применение: разбор случая

Кондитер продаёт тягучую карамель, которая хорошо ведёт себя в магазине при 20 °C, и хочет сохранить ту же тягучесть на рынке с 30 °C. Таблица Гордона — Тейлора делает цель явной.

Определите текущее положение

При 8% воды в сахарной фазе таблица даёт Tg ≈ 11 °C. При 20 °C карамель находится примерно на 9 °C выше Tg — это и есть тягучесть, которая нравится покупателю.

Задайте новую цель по Tg

Чтобы сохранить тот же зазор 9 °C при 30 °C, Tg должна подняться примерно до 21 °C. На той же кривой это около 6,3% воды в сахарной фазе вместо 8%.

Найдите температуру варки в калькуляторе

Поднимайте температуру варки по одному градусу и следите за Tg и водой в калькуляторе, пока Tg не достигнет новой цели. Таблица стадий показывает направление: меньше воды — горячее варка.

Проверьте стабильность

Меньше воды — ниже и aw, это помогает. Если добавляете сорбит, чтобы сохранить мягкость при меньшей влажности, пересчитайте и Tg, и aw и сверьте долю добавленных полиолов с порогом маркировки 10%.

Подтвердите до производства

Измерьте aw реальной партии, при критичном рынке — Tg методом ДСК, и проведите испытание хранением при 30 °C. Расчёт сужает поиск, а измерение подтверждает срок годности.

Суть в арифметике: рынок на 10 °C теплее стоит меньше двух процентных пунктов воды в сахарной фазе, а ошибка варки на градус-два съедает большую часть этого запаса.

Открыть калькулятор карамели

Частые вопросы

Насколько точен прогноз температуры стеклования?

Считайте его оценкой для сравнения рецептур. Уравнению Гордона — Тейлора нужны Tg в сухом виде и k для каждого компонента, а жир, молочный белок и кристаллы добавляют структуру, которую уравнение не описывает. Для большинства решений по текстуре, где поведение зависит от разницы T − Tg в несколько градусов, оценки достаточно; итоговую рецептуру подтверждайте ДСК.

Почему тягучая сливочная карамель держит больше воды, чем строка «тягучая» в таблице?

Таблица считает воду только относительно суммы сахаров и воды. В сливочной карамели жир и сухие вещества молока добавляют массу вне сахарной фазы, поэтому доля воды в сахарном растворе выше общей влажности. Капли жира и молочные белки также добавляют тело, поэтому сливочная карамель тянется при той влажности, при которой простой сахарный сироп был бы мягкой ириской.

Зачем калькулятор показывает и Tg, и активность воды?

Tg описывает текстуру, а aw — стабильность. При варке они меняются вместе, но влагоудерживающее вещество вроде сорбита может снизить aw, сохраняя Tg низкой, так что карамель бывает мягкой и при этом стабильной. Обе величины позволяют менять одну, не теряя другую.

Справится ли калькулятор с мёдом или другими подсластителями?

Да. Он работает от состава, поэтому вводите мёд с его водой, фруктозой, глюкозой и сахарозой. Мёд в основном состоит из фруктозы и глюкозы, у обеих Tg в сухом виде намного ниже, чем у сахарозы, поэтому медовой карамели нужно меньше воды для той же мягкости.

Как поправить температуры варки на высоту над уровнем моря?

Вода кипит примерно на 1 °C ниже на каждые 300 м высоты, и все стадии варки смещаются на ту же величину. Вскипятите воду, прочитайте термометр и вычтите разницу со 100 °C из каждой целевой температуры рецепта. В калькуляторе карамели нет настройки высоты; он считает давление на уровне моря.

Чем мягкий крак отличается от твёрдого?

Мягкий крак (132–143 °C) оставляет в сахарном сиропе около 5% воды, твёрдый крак (146–154 °C) — около 1%. На кривой Гордона — Тейлора это Tg около 30 °C против примерно 60 °C. Изделие мягкого крака лишь чуть стеклообразно при комнатной температуре и размягчается в тёплой руке или помещении, как тянучка; изделие твёрдого крака остаётся жёстким стеклом и раскалывается, как грильяж.

Связанные темы

Стеклование Карамель Управление текстурой Moisture management Cooking stages