Soft Candy dan Hard Candy, Aplikasi dari Teknologi Kembang Gula berbasis Gula

Teknologi Kembang Gula Berbasis Gula

Ringkasan Eksekutif

Artikel ini menjelaskan mengenai perbedaan fundamental antara permen keras (hard candy) dan permen lunak (soft candy), yang berakar pada prinsip ilmu material. Pembeda utamanya adalah kandungan air akhir, yang menentukan Suhu Transisi Kaca (T_g). Permen keras ada dalam 'keadaan kaca' (di bawah T_g), membuatnya kaku dan stabil secara kinetik. Sebaliknya, permen lunak ada dalam 'keadaan karet' (di atas T_g), memberikannya tekstur yang fleksibel dan kenyal.

Artikel ini menguraikan peran bahan-bahan utama: sukrosa dan sirup glukosa sebagai pengontrol kristalisasi, serta beragam hidrokoloid (seperti gelatin, pektin, dan pati) yang menentukan arsitektur tekstur permen lunak. Dijelaskan pula perbedaan proses manufaktur, dari pemasakan suhu tinggi dan pendinginan cepat untuk permen keras, hingga sistem deposisi gel (Mogul pati dan bebas pati) untuk permen lunak.

Terakhir, membahas metode karakterisasi kualitas (TPA vs. T_g) dan mekanisme degradasi utama (kristalisasi dan migrasi kelembapan). Disoroti pula tren industri dominan yang berfokus pada reformulasi bebas gula dan penambahan fungsional (nutraceutical), yang menghadirkan tantangan teknis baru dalam hal stabilitas dan rekayasa produk.

Bagian 1: Dikotomi Fundamental: Kaca Amorf vs. Gel Karet

Dunia kembang gula berbasis gula, meskipun sangat beragam, secara fundamental dapat dibagi menjadi dua kategori besar: permen keras (hard candy) dan permen lunak (soft candy). Pembedaan ini lebih dari sekadar preferensi sensorik; ia berakar pada prinsip-prinsip ilmu material dan fisikokimia yang mendalam. Perbedaan mendasar antara keduanya terletak pada kandungan air akhir, yang secara langsung menentukan keadaan fisik, mobilitas molekuler, dan stabilitas produk. Konsep pemersatu yang menjelaskan fenomena ini adalah Suhu Transisi Kaca (Glass Transition Temperature atau T_g), sebuah parameter kritis yang mendefinisikan batas antara keadaan padat amorf yang kaku dan keadaan karet yang fleksibel.

1.1 Mendefinisikan Perbedaan: Peran Kritis Kandungan Air dan Aktivitas Air (a_w)

Parameter paling mendasar yang membedakan permen keras dari permen lunak adalah kandungan airnya. Variabel ini, yang dikontrol dengan cermat selama proses pemasakan, menjadi penentu utama dari hampir semua atribut kualitas lainnya, mulai dari tekstur hingga umur simpan.

• Permen Keras (High-Boiled Candies): Kategori ini dicirikan oleh kandungan air yang sangat rendah, biasanya hanya berkisar antara 1-2%. Hal ini menghasilkan total padatan terlarut yang mencapai 97%.[1] Tingkat kelembapan yang rendah ini dicapai melalui proses pemasakan pada suhu yang sangat tinggi, yang esensial untuk menguapkan hampir semua air dan menciptakan tekstur keras seperti kaca yang menjadi ciri khasnya.[2, 3] Kandungan air yang minimal ini secara signifikan membatasi mobilitas molekuler, yang berkontribusi pada umur simpan yang panjang.
• Permen Lunak: Sebaliknya, permen lunak didefinisikan oleh kandungan air yang jauh lebih tinggi, berkisar antara 8% hingga 22%.[1] Air dalam jumlah yang lebih besar ini berfungsi sebagai plasticizer atau pelunak, memberikan fleksibilitas pada matriks permen dan menciptakan tekstur yang lembut dan kenyal. Kandungan air akhir pada permen lunak adalah penentu utama tekstur, sifat sensorik, dan stabilitas produk selama penyimpanan.[4]

Selain kandungan air total, parameter penting lainnya adalah aktivitas air (water activity atau a_w). Berbeda dari kandungan air yang mengukur jumlah total H2O, a_w mengukur fraksi air yang "tersedia" atau "bebas" yang dapat berpartisipasi dalam reaksi kimia, enzimatik, dan pertumbuhan mikroba.[2] Dalam konteks kembang gula, a_w adalah kekuatan pendorong utama di balik migrasi kelembapan, sebuah fenomena yang menjadi akar dari banyak masalah degradasi kualitas.[2] Untuk permen lunak seperti gummy, nilai a_w biasanya dijaga dalam rentang 0.50 hingga 0.75.[4, 5] Rentang ini cukup rendah untuk menghambat pertumbuhan sebagian besar bakteri dan jamur, sehingga memastikan stabilitas mikroba, namun tetap cukup tinggi untuk mempertahankan tekstur yang lembut dan tidak kering.[5] Hubungan antara kandungan air dan a_w tidaklah linear; ia sangat dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi gula serta humektan lain yang digunakan dalam formulasi.[2, 6]

1.2 Prinsip Pemersatu: Suhu Transisi Kaca (T_g) dan Dampaknya pada Keadaan dan Stabilitas

Meskipun kandungan air adalah pemicunya, prinsip ilmiah yang sesungguhnya menjelaskan perbedaan keadaan fisik antara permen keras dan lunak adalah Suhu Transisi Kaca (T_g). T_g adalah suhu di mana suatu polimer amorf bertransisi dari keadaan padat, kaku, seperti kaca (glassy state) menjadi keadaan yang lebih lunak, fleksibel, seperti karet (rubbery state).[1, 7]

• Keadaan Kaca pada Permen Keras: Secara ilmiah, permen keras diklasifikasikan sebagai padatan amorf non-kristalin yang berada dalam "keadaan kaca" pada suhu ruang.[1, 2] Keadaan ini dicapai dengan mendinginkan larutan gula superjenuh yang sangat pekat dengan sangat cepat. Laju pendinginan yang tinggi ini secara efektif "membekukan" molekul-molekul gula dalam susunan yang tidak teratur, mencegahnya untuk menata diri menjadi kisi kristal yang teratur.[1] Selama produk disimpan pada suhu di bawah T_g-nya, mobilitas molekuler sangat terbatas. Akibatnya, sistem menjadi stabil secara kinetik, mampu menahan proses kristalisasi (dikenal sebagai graining) untuk jangka waktu yang sangat lama.[2, 8]
• Keadaan Karet pada Permen Lunak: Berbeda secara diametral, permen lunak ada dalam "keadaan karet". Ini berarti permen lunak disimpan dan dikonsumsi pada suhu yang berada di atas T_g-nya.[1] Transisi dari keadaan kaca ke keadaan karet inilah yang mendefinisikan tekstur khas permen lunak. Formulasi harus dikontrol dengan sangat hati-hati untuk memastikan produk tetap berada dalam keadaan karet ini dan untuk mencegah kristalisasi yang tidak diinginkan, yang akan menghasilkan produk berkualitas rendah dengan tekstur berpasir.[1]

Pemahaman tentang T_g telah mengubah cara para ilmuwan pangan memandang pengembangan produk kembang gula. Ia bukan lagi sekadar parameter deskriptif, melainkan alat prediksi yang kuat. Penelitian telah menunjukkan bahwa T_g memiliki korelasi yang lebih kuat dengan atribut tekstur sensorik dibandingkan dengan metrik instrumental tradisional seperti Analisis Profil Tekstur (Texture Profile Analysis atau TPA) atau aktivitas air, terutama dalam skenario reformulasi yang kompleks seperti pengurangan gula.[7] Dengan mengukur dan memodelkan T_g dari suatu formulasi baru, pengembang produk dapat memprediksi lintasan teksturnya selama pengunyahan dan stabilitasnya dalam jangka panjang.[7] Pendekatan ini menggeser paradigma dari sekadar mengukur kualitas produk jadi menjadi kemampuan untuk merekayasa dan memprediksi kualitas tersebut sejak tahap awal formulasi. Ini mengubah seni pembuatan permen menjadi disiplin ilmu rekayasa material yang lebih presisi.

Tabel 1: Perbandingan Sifat Fisikokimia Permen Keras dan Permen Lunak

Parameter	Permen Keras	Permen Lunak	Signifikansi Ilmiah
Kandungan Air (%)	1-2% [1]	8-22% [1]	Menentukan keadaan fisik (kaca vs. karet) dan tekstur akhir.
Aktivitas Air (aw)	Sangat rendah	0.50-0.75 [4]	Mengontrol stabilitas mikroba dan mendorong migrasi kelembapan.
Keadaan Fisik (Suhu Ruang)	Padat, seperti kaca (glassy) [1]	Lunak, seperti karet (rubbery) [1]	Mencerminkan posisi suhu penyimpanan relatif terhadap Tg.
Struktur Dominan	Amorf (non-kristalin) [2]	Gel (jaringan polimer-air) [9]	Struktur amorf memberikan transparansi; struktur gel memberikan kekenyalan.
Keadaan Relatif terhadap Tg	Di bawah Tg [2]	Di atas Tg [1]	Di bawah Tg, mobilitas molekuler terhambat, memberikan stabilitas. Di atas Tg, mobilitas memungkinkan fleksibilitas.
Atribut Tekstur Kunci	Keras, rapuh, tidak lengket	Kenyal, elastis, lengket	Ditentukan oleh kandungan air, struktur molekuler, dan jenis agen pembentuk gel.
Kerusakan Kualitas Utama	Graining (kristalisasi) [1, 2]	Lengket, mengeras, sineresis	Disebabkan oleh migrasi kelembapan (penyerapan atau kehilangan) dan perubahan struktur.

Bagian 2: Peran Arsitektural Bahan dalam Formulasi Kembang Gula

Formulasi kembang gula adalah sebuah arsitektur molekuler yang cermat, di mana setiap komponen memainkan peran fungsional yang spesifik untuk membangun struktur, tekstur, dan stabilitas produk akhir. Dari matriks gula yang menjadi fondasi hingga sistem hidrokoloid yang membentuk kerangka, pemahaman mendalam tentang fungsi setiap bahan adalah kunci untuk menghasilkan produk yang berkualitas.

2.1 Matriks Gula: Sukrosa dan Sirup Glukosa sebagai Pilar Struktural

Dasar dari hampir semua kembang gula tradisional adalah matriks yang dibentuk oleh gula, terutama sukrosa dan sirup glukosa. Interaksi antara kedua komponen ini sangat menentukan sifat-sifat produk akhir.

• Sukrosa: Merupakan komponen utama yang menyediakan rasa manis, massa (bulk), dan blok bangunan fundamental untuk struktur permen.[10, 11] Dalam beberapa jenis kembang gula seperti fondant atau fudge, kristalisasi sukrosa yang terkontrol justru diinginkan untuk menciptakan tekstur spesifik yang lembut dan meleleh di mulut.[10] Namun, dalam konteks permen keras dan permen lunak (seperti gummy), kristalisasi sukrosa yang tidak terkendali adalah cacat kualitas utama yang harus dihindari.[1, 10]
• Sirup Glukosa (Sirup Jagung): Komponen ini dapat dianggap sebagai bahan fungsional paling kritis untuk mengontrol tekstur dan stabilitas. Sirup glukosa bukanlah gula tunggal, melainkan campuran kompleks dari glukosa, maltosa, dan sakarida dengan berat molekul lebih tinggi. Fungsi utamanya adalah sebagai "agen pengontrol" atau doctoring agent yang menghambat atau mengendalikan kristalisasi sukrosa.[10] Mekanismenya adalah dengan mengintervensi secara fisik proses pembentukan kisi kristal sukrosa. Molekul-molekul sakarida yang beragam dalam sirup glukosa mengganggu keteraturan yang diperlukan bagi molekul sukrosa untuk menyusun diri menjadi kristal. Hal ini membantu mempertahankan keadaan amorf seperti kaca pada permen keras dan mencegah tekstur berpasir (graininess) pada permen lunak.[9, 10] Rasio antara sukrosa dan sirup glukosa adalah salah satu titik kontrol paling kritis dalam setiap formulasi permen.[6, 12]
• Inversi Sukrosa: Dalam beberapa proses, terutama pada pembuatan permen keras, asam (seperti asam sitrat atau cream of tartar) ditambahkan selama pemasakan. Panas dan asam akan menghidrolisis sebagian sukrosa menjadi komponen monosakaridanya, yaitu glukosa dan fruktosa. Campuran ini dikenal sebagai "gula invert" dan memiliki fungsi anti-kristalisasi yang sama dengan sirup glukosa, yaitu dengan meningkatkan total jenis molekul gula dalam larutan sehingga mempersulit pembentukan kristal sukrosa murni.[8]

2.2 Sistem Hidrokoloid: Agen Pembentuk Gel pada Kembang Gula Lunak

Jika matriks gula adalah fondasi, maka agen pembentuk gel atau hidrokoloid adalah kerangka yang memberikan struktur dan tekstur kenyal pada permen lunak. Hidrokoloid adalah polimer rantai panjang yang mampu membentuk jaringan tiga dimensi di dalam air, memerangkap molekul air dan menciptakan struktur gel yang stabil.[13, 14] Pilihan dan konsentrasi hidrokoloid adalah faktor yang paling signifikan dalam menentukan tekstur akhir permen lunak.[4, 15]

• Gelatin: Merupakan hidrokoloid tradisional dan paling umum digunakan, berasal dari kolagen hewan.[16, 17] Gelatin membentuk gel yang unik karena bersifat termo-reversibel, artinya ia akan meleleh pada suhu mendekati suhu tubuh. Sifat ini memberikan pelepasan rasa (flavor release) yang sangat baik dan sensasi "kunyah" yang khas dan disukai konsumen.[17] Peran utamanya adalah membentuk jaringan gel melalui "zona persimpangan" (junction zones), dan konsentrasinya secara langsung memengaruhi parameter tekstur seperti kekerasan, kelengketan, dan kekenyalan (toughness).[12, 16, 18]
• Pektin: Polisakarida nabati yang diekstraksi dari kulit jeruk atau ampas apel. Pektin membentuk gel dengan adanya konsentrasi gula yang tinggi dan suasana asam. Tekstur yang dihasilkan biasanya lebih rapuh atau "pendek" (short texture) dibandingkan dengan tekstur gelatin yang elastis.[1, 9, 19] Pektin menjadi pilihan populer untuk formulasi vegan atau vegetarian.[4, 20]
• Pati: Pilihan nabati lainnya, umum digunakan pada produk seperti Turkish delight (lokum).[1, 9] Gel berbasis pati seringkali lebih buram (opaque) dan dapat memiliki tekstur yang empuk atau sedikit "seperti pasta" (pasty), tergantung pada sumber patinya (misalnya, pati jagung vs. pati kacang polong).[4]
• Hidrokoloid Lainnya (Karagenan, Agar, Alginat): Kelompok ini berasal dari rumput laut dan menawarkan beragam profil tekstur. Karagenan dapat menciptakan gel mulai dari yang lunak dan elastis hingga yang keras dan rapuh.[15, 21] Agar membentuk gel yang sangat kokoh dan rapuh.[21, 22] Alginat dapat digunakan dalam sistem gelasi "dingin" (cold-set gelation), yang tidak memerlukan pemanasan untuk membentuk gel dan menawarkan potensi penghematan energi dalam produksi.[19] Seringkali, hidrokoloid-hidrokoloid ini digunakan dalam kombinasi untuk mencapai tekstur yang unik dan disesuaikan.[15]

Tren industri yang bergerak menuju formulasi nabati menghadirkan tantangan rekayasa yang kompleks. Mengganti gelatin bukan sekadar substitusi bahan satu-ke-satu, melainkan sebuah proses re-formulasi yang fundamental. Gelatin memiliki sifat termo-reversibel dan tekstur elastis yang sangat khas.[16, 17] Sementara itu, alternatif nabati seperti pektin, pati, atau karagenan menghasilkan tekstur yang secara inheren berbeda—lebih rapuh, lebih pendek, atau lebih buram.[4, 15, 19] Lebih jauh lagi, mekanisme pembentukan gel mereka berbeda, yang berimplikasi pada kondisi proses. Misalnya, pektin memerlukan gula dan asam yang tinggi untuk membentuk gel dan suhu pemasakan yang lebih tinggi (93-100 °C), sedangkan gelatin memerlukan suhu yang lebih rendah (60-65 °C).[1] Konsekuensinya, transisi ke "permen gummy vegan" memerlukan investasi R&D yang signifikan untuk merancang ulang sistem gula/asam dan seringkali memerlukan modifikasi atau investasi pada lini produksi untuk mengakomodasi profil termal yang berbeda. Ini menyoroti bagaimana permintaan pasar dapat mendorong inovasi teknis yang mendalam di tingkat formulasi dan proses.

Tabel 2: Sifat Fungsional Agen Pembentuk Gel Umum pada Kembang Gula Lunak

Agen Pembentuk Gel	Sumber	Mekanisme Gelasi	Profil Tekstur Tipikal	Pertimbangan Proses	Aplikasi Umum
Gelatin	Kolagen hewan (sapi, babi, ikan) [17]	Pendinginan membentuk heliks ganda/tiga	Sangat elastis, kenyal, meleleh di mulut (melt-in-mouth)	Sensitif terhadap panas berlebih; memerlukan waktu untuk hidrasi dan pematangan.	Gummy bears, marshmallow
Pektin (HM & LM)	Tumbuhan (kulit jeruk, ampas apel) [1]	Gula tinggi + asam (HM); Ion kalsium (LM)	"Pendek" (short), rapuh, bersih saat digigit (clean bite)	Memerlukan kontrol pH dan padatan terlarut yang ketat; suhu pemasakan lebih tinggi.	Jeli buah, pâté de fruit
Pati	Tumbuhan (jagung, kentang, tapioka) [4]	Pemanasan dan pendinginan (gelatinisasi & retrogradasi)	Empuk, terkadang lengket atau seperti pasta (pasty)	Memerlukan pemasakan yang cukup untuk gelatinisasi penuh; bisa menjadi buram.	Turkish delight, jeli pati
Karagenan	Rumput laut merah [15]	Interaksi dengan ion (misalnya, kalium untuk kappa)	Bervariasi: elastis (iota) hingga kokoh & rapuh (kappa)	Memerlukan dispersi yang baik untuk mencegah penggumpalan; sinergi dengan protein.	Jeli susu, jeli vegan
Agar	Rumput laut merah [22]	Pendinginan membentuk jaringan heliks	Sangat kokoh, rapuh, tidak elastis	Titik leleh tinggi; membentuk gel pada suhu yang relatif tinggi.	Jeli Asia, jeli vegan yang sangat kokoh
Alginat	Rumput laut coklat [19]	Reaksi dengan ion divalen (misalnya, kalsium)	Gel termo-ireversibel yang kokoh	Dapat membentuk gel pada suhu dingin (cold-setting); laju reaksi harus dikontrol.	Isian roti, jeli yang stabil panas

Bagian 3: Paradigma Manufaktur: Dari Pembentukan Kaca Suhu Tinggi hingga Deposisi Gel

Proses manufaktur untuk permen keras dan permen lunak sangat berbeda, mencerminkan perbedaan fundamental dalam keadaan fisik akhir yang diinginkan. Produksi permen keras adalah latihan dalam ilmu material untuk menciptakan kaca amorf yang stabil, sementara produksi permen lunak berpusat pada teknologi deposisi dan pematangan gel yang presisi.

3.1 Produksi Permen Keras: Ilmu Menciptakan Kaca yang Stabil

Proses pembuatan permen keras dirancang untuk menghilangkan air secara maksimal dan mencegah kristalisasi gula melalui pendinginan cepat.

• Alur Proses: Proses dimulai dengan melarutkan gula (sukrosa) dan sirup glukosa dalam air untuk membentuk slurry atau bubur gula.[6, 23] Slurry ini kemudian dimasak pada suhu yang sangat tinggi, seringkali mencapai 130 °C atau lebih, untuk menguapkan air hingga mencapai kandungan air akhir yang sangat rendah, yaitu sekitar 1-3%.[3, 8, 24]
• Titik Kontrol Kritis (Critical Control Points):
  1. Suhu Pemasakan: Ini adalah parameter kontrol utama untuk menentukan kandungan padatan akhir. Suhu yang lebih tinggi menghasilkan lebih sedikit air sisa, yang berarti permen akan lebih keras dan lebih stabil.[2]
  2. Vakum: Setelah pemasakan, massa gula yang panas sering kali dimasukkan ke dalam ruang vakum. Proses ini membantu menghilangkan sisa-sisa uap air terakhir tanpa perlu pemanasan berlebih yang dapat menyebabkan pencoklatan (karamelisasi) yang tidak diinginkan dan merusak warna serta rasa.
  3. Penambahan Asam, Perisa, dan Pewarna: Bahan-bahan yang sensitif terhadap panas ini ditambahkan setelah proses pemasakan dan vakum selesai, ketika suhu massa telah sedikit menurun. Ini mencegah degradasi dan penguapan komponen volatil.
  4. Pendinginan: Massa gula yang panas dan masih bersifat plastis dituangkan ke meja pendingin (cooling table) atau ban berjalan pendingin. Pendinginan yang cepat ini sangat krusial. Ia "membekukan" molekul-molekul gula dalam keadaan tidak teratur dan amorf, mencegahnya membentuk kristal dan dengan demikian menciptakan struktur kaca yang diinginkan.[3]
  5. Pembentukan: Setelah didinginkan tetapi masih cukup lentur untuk dibentuk, massa permen dimasukkan ke dalam mesin pembentuk. Ini bisa berupa sistem die-forming (pencetakan dengan tekanan) atau depositing (penuangan ke dalam cetakan) untuk menciptakan bentuk akhir.[25] Pendinginan yang tidak memadai pada tahap ini dapat menyebabkan produk yang cacat, seperti bentuk yang tidak sempurna atau tekstur yang lengket.[3]

3.2 Produksi Permen Lunak: Sistem Mogul Pati dan Alternatif Bebas Pati

Produksi permen lunak, terutama gummy, secara tradisional didominasi oleh sistem yang kompleks dan berskala besar yang dikenal sebagai Mogul Pati. Namun, tuntutan pasar modern telah mendorong pengembangan alternatif yang lebih bersih dan efisien.

• Sistem Mogul Pati Tradisional: Ini telah menjadi standar industri selama puluhan tahun karena kemampuannya untuk memproduksi berbagai bentuk permen dalam volume besar.[20]
  Alur Proses: Proses ini melibatkan serangkaian langkah terintegrasi yang rumit:
  1. Pengkondisian Pati: Nampan-nampan besar diisi dengan pati jagung yang telah dikeringkan hingga tingkat kelembapan tertentu.
  2. Pencetakan Cetakan: Papan cetakan (mould board) yang memiliki relief bentuk permen yang diinginkan ditekan ke dalam pati, menciptakan ribuan rongga cetakan.[20]
  3. Deposisi: Slurry permen yang telah dimasak (campuran gula, air, dan agen pembentuk gel yang telah diaktifkan) dituang atau dideposisikan secara presisi ke dalam rongga-rongga pati ini.[26, 27]
  4. Pematangan/Pengeringan (Stoving): Nampan yang telah terisi dipindahkan ke ruang dengan suhu dan kelembapan yang terkontrol (disebut stove) untuk periode waktu yang lama, biasanya 24 hingga 48 jam.[26] Selama waktu ini, dua hal terjadi: gel mematang dan mengeras, dan pati secara aktif menarik kelembapan tambahan dari permen, yang selanjutnya memadatkan teksturnya.[28]
  5. Pembongkaran & Pembersihan: Nampan dibalik, dan permen dipisahkan dari pati. Pati kemudian diayak, dikondisikan ulang, dan didaur ulang untuk siklus berikutnya. Permen dibersihkan dari sisa pati yang menempel melalui sikat bergetar atau hembusan udara.[27, 28]
• Deposisi Bebas Pati (Starch-Free Depositing): Ini adalah alternatif modern yang semakin populer, terutama untuk produk-produk bernilai tambah. Proses ini melibatkan deposisi slurry permen langsung ke dalam cetakan permanen yang terbuat dari bahan seperti silikon atau logam berlapis Teflon. Setelah deposisi, permen melewati terowongan pendingin untuk memadatkan gel.[26]
  • Keuntungan: Keunggulan utamanya adalah eliminasi total terhadap risiko kontaminasi silang dari pati, yang sangat penting untuk kontrol alergen dan produksi permen fungsional atau obat yang mengandung bahan aktif.[28] Proses ini juga secara signifikan mengurangi waktu pemrosesan, menghilangkan kebutuhan akan ruang pematangan yang besar, dan menyederhanakan penanganan bahan.
  • Tantangan: Metode ini menuntut kontrol yang sangat presisi terhadap viskositas dan sifat pemadatan slurry. Tidak ada pati yang berfungsi sebagai penyerap kelembapan berlebih atau sebagai penopang struktural selama proses pemadatan, sehingga formulasi harus direkayasa dengan sempurna untuk menghasilkan produk yang stabil.

Perkembangan industri kembang gula menunjukkan bagaimana tren pasar dapat menjadi pendorong disrupsi teknologi. Sistem Mogul Pati, yang selama ini menjadi tulang punggung produksi massal permen gummy, memiliki kelemahan inheren dalam konteks pasar saat ini.[20, 27, 28] Tren pasar yang dominan saat ini adalah menuju "permen fungsional" yang diperkaya dengan vitamin, mineral, probiotik, dan nutraceutical lainnya.[29, 30, 31, 32] Kelemahan kritis dari sistem Mogul adalah penggunaan pati yang didaur ulang, yang menciptakan risiko kontaminasi silang antar-batch.[28] Hal ini tidak dapat diterima untuk produk yang diposisikan sebagai produk kesehatan atau farmasi. Akibatnya, banyak produsen terkemuka beralih ke sistem bebas pati.[28] Ini menunjukkan titik balik di mana tren pasar (kesehatan dan kebugaran) secara langsung menciptakan tantangan teknologi, memaksa produsen untuk berinvestasi dalam teknologi baru yang padat modal (depositor bebas pati) agar tetap kompetitif dan memenuhi standar kualitas serta keamanan yang semakin ketat untuk segmen produk yang paling cepat berkembang dan paling menguntungkan.

Bagian 4: Karakterisasi Lanjutan Kualitas dan Stabilitas Kembang Gula

Untuk memastikan kualitas dan memprediksi umur simpan kembang gula, industri dan akademisi mengandalkan serangkaian metode analisis canggih. Metode-metode ini menjembatani kesenjangan antara pengukuran instrumental yang objektif dan pengalaman sensorik konsumen yang subjektif. Selain itu, pemahaman mendalam tentang mekanisme di balik degradasi kualitas sangat penting untuk merancang produk yang kuat dan stabil.

4.1 Analisis Tekstur Instrumental dan Sensorik

Tekstur adalah salah satu atribut kualitas yang paling penting yang menentukan penerimaan konsumen terhadap kembang gula.[4]

• Analisis Profil Tekstur (TPA): Ini adalah metode instrumental standar yang dirancang untuk meniru aksi pengunyahan dan mengkuantifikasi atribut tekstur secara objektif.[6] Dalam pengujian TPA, sebuah probe menekan sampel permen dua kali secara berurutan, menghasilkan kurva gaya-waktu yang darinya beberapa parameter dapat dihitung:
  • Kekerasan (Hardness): Gaya puncak yang diperlukan selama kompresi pertama.[4, 6]
  • Kohesivitas (Cohesiveness): Ukuran seberapa baik produk menahan deformasi pada kompresi kedua dibandingkan dengan yang pertama, yang menunjukkan kekuatan ikatan internalnya.[6]
  • Elastisitas (Springiness): Kemampuan produk untuk kembali ke ketinggian semula setelah kompresi pertama dihilangkan.[6]
  • Kekenyalan (Chewiness & Gumminess): Parameter turunan yang dihitung dari pengukuran primer. Gumminess (untuk semi-padat) dan Chewiness (untuk padat) berkorelasi dengan energi atau usaha yang diperlukan untuk mengunyah permen hingga siap untuk ditelan.[4, 6]
• Korelasi dengan Persepsi Sensorik: TPA menyediakan data yang objektif dan dapat diulang, tetapi ukuran kualitas tertinggi tetaplah persepsi dan penerimaan oleh konsumen.[4] Berbagai studi menunjukkan adanya korelasi yang kuat antara nilai-nilai TPA instrumental dan peringkat panelis sensorik terlatih untuk atribut tekstur.[5, 7] Namun, hubungan ini bisa menjadi kompleks. Sebagai contoh, sebuah studi menemukan bahwa panelis mungkin mempersepsikan "ketahanan" (resilience)—kemampuan sampel untuk kembali ke bentuk semula—sebagai "kekerasan".[5] Memahami hubungan antara data instrumental dan respons manusia ini sangat penting untuk menciptakan produk yang secara konsisten memenuhi harapan konsumen.[7]

4.2 Mekanisme Degradasi Kualitas dan Pembatasan Umur Simpan

Kembang gula, meskipun tampak stabil, rentan terhadap berbagai bentuk kerusakan kualitas seiring waktu, yang sebagian besar terkait dengan interaksinya dengan kelembapan lingkungan.

• Permen Keras - Graining (Kristalisasi): Mode kegagalan utama untuk permen keras. Sebagai kaca amorf, permen keras secara termodinamika tidak stabil dan memiliki kecenderungan alami untuk beralih ke keadaan kristalin yang lebih stabil secara energetik seiring waktu.[1, 8] Proses ini dipercepat secara dramatis oleh penyerapan kelembapan dari atmosfer. Molekul air bertindak sebagai plasticizer, meningkatkan mobilitas molekuler dalam matriks kaca dan memungkinkan molekul sukrosa yang sebelumnya "terbekukan" untuk bergerak, menyusun diri, dan membentuk kristal.[2] Secara visual, graining menyebabkan hilangnya transparansi (menjadi buram) dan secara sensorik menghasilkan tekstur berpasir yang tidak diinginkan.
• Permen Lunak - Kelengketan dan Pengerasan: Kualitas permen lunak sangat bergantung pada pemeliharaan keseimbangan kelembapan yang tepat.
  • Kelengketan (Stickiness): Sering kali disebabkan oleh migrasi kelembapan ke permukaan permen. Hal ini dapat dipicu oleh aktivitas air (a_w) internal yang tinggi atau penyimpanan dalam kondisi lingkungan yang lembap. Jenis pemanis pengganti gula yang digunakan juga dapat secara signifikan memengaruhi kelengketan.[7]
  • Pengerasan (Hardening): Biasanya disebabkan oleh kehilangan kelembapan ke lingkungan yang kering. Saat permen kehilangan air (yang berfungsi sebagai plasticizer), jaringan gel menjadi lebih rapat dan kurang fleksibel, yang diukur sebagai peningkatan kekerasan.[18]
• Peran Kemasan: Mengingat sensitivitas kedua jenis permen terhadap kelembapan, kemasan penghalang (barrier packaging) memainkan peran yang sangat penting. Kemasan yang baik mencegah pertukaran uap air antara permen dan lingkungan sekitarnya, sehingga secara efektif memperpanjang umur simpan dan menjaga kualitas produk.[2]

Dalam konteks pengembangan produk, terdapat hierarki utilitas di antara alat-alat analisis. TPA dan pengukuran a_w adalah alat yang sangat penting untuk Kontrol Kualitas (QC). Mereka digunakan untuk memverifikasi bahwa batch produksi hari ini konsisten dengan standar yang ditetapkan dan sama dengan batch kemarin.[4, 5, 6, 13, 33, 34] Namun, untuk Penelitian dan Pengembangan (R&D), Suhu Transisi Kaca (T_g) muncul sebagai alat yang lebih kuat dan bersifat prediktif. Sebuah studi kunci menunjukkan bahwa T_g memiliki korelasi terkuat dengan evaluasi sensorik tekstur, melampaui TPA dan a_w, terutama dalam sistem yang diformulasi ulang dan kompleks.[7] Selain itu, T_g secara langsung terkait dengan stabilitas kinetik sistem amorf, yang merupakan prinsip inti di balik umur simpan permen keras.[2] Oleh karena itu, sementara laboratorium QC menggunakan TPA untuk memastikan konsistensi, laboratorium R&D dapat menggunakan analisis termal (seperti Differential Scanning Calorimetry, DSC, untuk mengukur T_g [1]) untuk memprediksi bagaimana formulasi bebas gula yang sama sekali baru akan berperilaku bahkan sebelum diproduksi dalam skala besar. Perusahaan yang berinvestasi dalam kapabilitas analisis termal ini kemungkinan besar akan memiliki keunggulan kompetitif dalam mengembangkan produk inovatif secara lebih efisien.

Bagian 5: Masa Depan Kembang Gula: Inovasi dalam Formulasi dan Fungsionalitas

Industri kembang gula sedang mengalami transformasi yang didorong oleh dua kekuatan pasar yang kuat: meningkatnya kesadaran kesehatan konsumen dan permintaan akan produk dengan manfaat fungsional tambahan. Tren ini mendorong inovasi yang signifikan dalam formulasi, menantang para ilmuwan pangan untuk menciptakan produk yang tidak hanya lezat tetapi juga lebih baik bagi konsumen.

5.1 Reformulasi untuk Kesehatan: Tantangan Pengurangan Gula

Permintaan untuk kembang gula rendah gula dan bebas gula telah meledak dalam beberapa tahun terakhir, menciptakan segmen pasar yang tumbuh pesat sekaligus tantangan teknis yang signifikan.

• Pendorong Pasar: Pertumbuhan ini didorong oleh meningkatnya kesadaran konsumen akan isu-isu kesehatan seperti obesitas dan diabetes, serta kekhawatiran orang tua terhadap asupan gula anak-anak mereka. Hal ini telah mengubah kembang gula dari sekadar suguhan indulgen menjadi produk yang dievaluasi berdasarkan profil nutrisinya.[29, 30, 31, 35]
• Tantangan Teknis: Mengganti gula jauh lebih kompleks daripada sekadar menghilangkan rasa manis. Sukrosa memainkan banyak peran fungsional: ia menyediakan massa, tekstur, dan mengontrol aktivitas air. Pengganti gula harus mampu meniru fungsi-fungsi ini untuk menghasilkan produk yang dapat diterima.[7, 36]
• Pengganti Gula Umum:
  • Poliol (Alkohol Gula): Senyawa seperti isomalt, maltitol, xilitol, dan eritritol umum digunakan. Mereka memberikan massa dan rasa manis dengan kalori lebih sedikit dan indeks glikemik yang lebih rendah.[24, 29, 37] Namun, setiap poliol memiliki sifat yang berbeda (misalnya, higroskopisitas, kelarutan, efek pendinginan) yang harus dipertimbangkan karena akan memengaruhi tekstur dan stabilitas akhir produk.[22]
  • Agen Pembentuk Massa & Serat: Polidekstrosa dan inulin sering digunakan dalam kombinasi dengan poliol. Mereka membantu membangun kembali padatan yang hilang, memberikan serat pangan, dan dapat meningkatkan tekstur.[22, 37]
  • Pemanis Intensitas Tinggi: Pilihan alami seperti stevia dan monk fruit digunakan dalam jumlah kecil untuk memberikan tingkat kemanisan yang tinggi tanpa menambah kalori.[29]
• Rintangan Sensorik: Salah satu tantangan terbesar adalah menyamai rasa dan tekstur produk dengan gula penuh. Banyak konsumen masih ragu untuk membeli pilihan bebas gula karena adanya persepsi kompromi rasa atau adanya rasa sisa (aftertaste) yang tidak menyenangkan.[29]

5.2 Kebangkitan Kembang Gula Fungsional

Paralel dengan pengurangan gula, tren utama lainnya adalah penambahan bahan-bahan bioaktif untuk memberikan manfaat kesehatan spesifik, mengubah permen menjadi sistem penghantaran nutrisi yang menarik.

• Konsep: Kembang gula fungsional memperkaya produk dengan bahan-bahan yang memiliki manfaat kesehatan di luar nutrisi dasar. Ini mengubah persepsi permen dari "kalori kosong" menjadi suguhan yang dapat berkontribusi pada kesejahteraan.[30, 35]
• Bahan Tambahan Umum: Spektrum aditif fungsional sangat luas, mencakup vitamin dan mineral, probiotik untuk kesehatan usus, serat pangan, antioksidan dari bubuk buah (misalnya, kulit nanas), dan ekstrak botani dengan sifat spesifik (misalnya, minyak esensial kemangi untuk sifat antimikroba).[1, 31, 34, 38]
• Tantangan Stabilitas dan Penghantaran: Banyak dari senyawa bioaktif ini sangat sensitif dan dapat terdegradasi oleh panas, oksigen, cahaya, dan pH ekstrem yang ditemui selama pemrosesan dan penyimpanan kembang gula.[1, 39]
• Teknologi Enkapsulasi: Ini adalah teknologi kunci yang memungkinkan pengembangan kembang gula fungsional yang efektif. Enkapsulasi melibatkan pembuatan cangkang pelindung (menggunakan bahan seperti maltodekstrin, gelatin, atau alginat) di sekitar bahan aktif. Cangkang ini melindungi bahan aktif dari degradasi, mengontrol pelepasannya di dalam tubuh, dan dapat menutupi rasa atau aroma yang tidak diinginkan.[1D, 39]

Kedua tren pasar yang dominan ini—"bebas gula" dan "fungsional"—tidak berdiri sendiri; mereka menciptakan tantangan formulasi sinergis yang kompleks. Bahan-bahan yang digunakan untuk menggantikan gula dapat berinteraksi dan secara negatif memengaruhi stabilitas bahan fungsional yang ditambahkan. Sebagai contoh, banyak agen pembentuk massa yang digunakan sebagai pengganti gula, seperti polidekstrosa, bersifat sangat higroskopis, yang berarti mereka mudah menyerap kelembapan dari udara.[22] Di sisi lain, banyak komponen bioaktif, seperti vitamin C atau probiotik, sangat rentan terhadap degradasi yang dipicu oleh kelembapan.[39] Seorang formulator yang membuat "permen gummy bebas gula yang diperkaya Vitamin C" mungkin menggunakan agen pembentuk massa yang higroskopis. Seiring waktu, produk ini dapat menyerap kelembapan dari lingkungan, menciptakan lingkungan mikro dengan aktivitas air tinggi di dalam matriks permen. Lingkungan ini, pada gilirannya, dapat mempercepat degradasi Vitamin C yang seharusnya dihantarkan oleh produk tersebut. Oleh karena itu, inovasi yang sukses di bidang ini memerlukan pendekatan formulasi yang holistik dan terintegrasi. Formulator harus mempertimbangkan stabilitas bahan aktif di dalam matriks bebas gula yang spesifik, yang sering kali memerlukan solusi canggih seperti teknologi enkapsulasi untuk melindungi bahan fungsional dari lingkungan mikro yang berpotensi merusak yang diciptakan oleh pengganti gula itu sendiri.[39]

Kesimpulan

Analisis komprehensif terhadap permen keras dan permen lunak mengungkapkan bahwa perbedaan mendasar antara keduanya berakar pada prinsip-prinsip ilmu material, yang diatur oleh kandungan air dan Suhu Transisi Kaca (T_g). Permen keras adalah kaca amorf yang stabil secara kinetik karena berada di bawah T_g-nya, sementara permen lunak adalah gel karet yang fleksibel karena berada di atas T_g-nya. Struktur dan tekstur yang unik dari masing-masing kategori ini dibangun secara cermat melalui pemilihan dan interaksi bahan-bahan fungsional, di mana rasio sukrosa terhadap sirup glukosa mengontrol kristalisasi, dan jenis hidrokoloid menentukan profil tekstur permen lunak.

Proses manufaktur dirancang khusus untuk mencapai keadaan fisik akhir ini: pemasakan suhu tinggi dan pendinginan cepat untuk permen keras, serta sistem deposisi dan pematangan gel yang terkontrol untuk permen lunak. Seiring dengan kemajuan industri, pemahaman tentang kualitas telah berevolusi dari sekadar pengukuran deskriptif (seperti TPA dan a_w) menjadi alat prediktif (seperti analisis T_g), yang memungkinkan inovasi yang lebih cepat dan lebih efisien.

Ke depan, lanskap industri kembang gula secara definitif dibentuk oleh permintaan konsumen akan produk yang lebih sehat. Tren menuju pengurangan gula dan fortifikasi fungsional bukan lagi merupakan ceruk pasar, melainkan pendorong utama inovasi. Tren-tren ini menghadirkan tantangan teknis yang signifikan, memaksa produsen untuk merekayasa ulang formulasi dan mengadopsi teknologi proses baru seperti deposisi bebas pati dan enkapsulasi. Keberhasilan di masa depan akan bergantung pada kemampuan untuk mengatasi tantangan sinergis ini, menciptakan produk yang tidak hanya memenuhi harapan sensorik konsumen tetapi juga memberikan manfaat kesehatan yang nyata dan stabil.

References

1. (PDF) A Review: Sugar-Based Confectionery and the Importance of ...
2. Critical Reviews in Food Science and Nutrition Moisture and Shelf Life in Sugar Confections - Dr. Steve Talcott Lab
3. Flow chart of segmentation: (a) Original image. (b) Preprocessed image.... | Download Scientific Diagram - ResearchGate
4. Soft Confectionery Products: Quality Parameters, Interactions with ...
5. Physicochemical and Sensory Stability Evaluation of Gummy ... - NIH
6. UtilizationofDates to Process SomeNew DietaryProducts (Marshmallow /Sheets)
7. MATERIALS SCIENCE APPROACH TO CHARACTERIZATION AND PREDICTION OF SENSORY TEXTURE IN CONFECTIONARY SYSTEMS BY EMILY MAYHEW DISSER - IDEALS
8. TEZ ŞABLONU ONAY FORMU THESIS TEMPLATE ...
9. Detection of Authenticity and Quality of the Turkish Delights (Lokum) by Means of Conventional and Fast Field Cycling Nuclear Magnetic Resonance Relaxometry | Journal of Agricultural and Food Chemistry - ACS Publications
10. Computer simulation of sugar crystallization in confectionery products
11. Physicochemical characteristics of citrus jelly with non cariogenic and functional sweeteners
12. Jurnal Teknologi dan Mutu Pangan
13. Evaluation on the effects of hydrocolloids on sensory, texture and color properties of mulberry pastille - CIGR Journal
14. preface - Unika Repository
15. Evaluation of The Chemical Properties, Chewiness Level, and Sensory of Yellow Pumpkin (Cucurbita moschata) Jelly Candy in Various Ratios of Caragenan and Gum Arabic - ResearchGate
16. (PDF) Influence of gelatin and isomaltulose on gummy jelly properties
17. Thermorheological Evaluation of Gelation of Gelatin with Sugar Substitutes - ResearchGate
18. Development the gummy candies made from passion fruit (Passiflora edulis) and moringa leaf (Moringa oleifera) - ResearchGate
19. Alginate/pectin cold-set gelation as a potential sustainable method for jelly candy production | Request PDF - ResearchGate
20. Gummy Candy Production | PDF - Scribd
21. characteristics of jelly candy based on bovine split hide gelatin - ResearchGate
22. Development of formulations for reduced-sugar and sugar-free agar-based fruit jellies | Request PDF - ResearchGate
23. Eduardo Lasoya Candy Making Process | Science & Mathematics
24. Foods 10 02464 | PDF | Sugar Substitute | Candy - Scribd
25. Hard Candy Production Line | Automatic Lollipop Production Line
26. Gummy Making Machines Manufacturer and Supplier
27. Gummy Making Machine - SaintyTec
28. How is Gummy Made in a Factory? - QHBake Machine
29. Sugar-free Confectionery Market Expected to Grow Consistently - openPR.com
30. Global Confectionery Market | 2019 – 2030 - Ken Research
31. A Deep Dive into the Confectionery Market in the US [2025] - GourmetPro
32. Biscuit Machine Manufacturer, Supplier | SINOFUDE
33. A preliminary study on the use of phycocyanin as a natural blue color source in toffee‐type soft candy: Effect of storage temperature and pigment concentration
34. Physicochemical and Sensory Properties of Gummy Candies Enriched with Pineapple and Papaya Peel Powders - Scirp.org.
35. Health conscious consumers and sugar confectionery: Present aspects and projections | Request PDF - ResearchGate
36. Full article: Challenges and Trends in the Chocolate Industry: Anti-Bloom, Heat Resistance, and Effects on Health - Taylor & Francis Online
37. Developing Low-Calorie Marshmallow Products Using Polyols and Soluble Fibers as Substitutes for Mono- and Disaccharides - ResearchGate
38. JOURNAL LA LIFESCI - Semantic Scholar
39. Functionalization of Chocolate: Current Trends and Approaches to ...