Verringert die Lagerstabilität

J. Raudonus, R. Carle, J. Bernard

Bei der Herstellung von zuckerfreien Hartkaramellen gehen Zuckeralkohole vom kristallinen in den amorphen Zustand über. Charakteristisch für den amorphen Zustand ist die ungeordnete, metastabile Anordnung der entsprechenden Moleküle. Die Stabilität von Hartkaramellen während der Lagerung hängt von einer Reihe verschiedener Parameter ab. Die Glasüber-gangstemperatur Tg charakterisiert die Temperaturstabilität von amorphen Stoffen. Der Glasübergang ist der physikalische Übergang eines Stoffes vom glasartigen in den flüssigen Zustand bei Temperaturerhöhung. Er wird durch die Glasübergangstemperatur beschrieben, die sich mit Hilfe der Differential Scanning Calorimetry (DSC) ermitteln lässt. Ein weiterer entscheidender Parameter ist die Hygroskopizität des Rohstoffes. Durch Wasseraufnahme tritt bei einigen Stoffen Kaltfluss auf, andere rekristallisieren oder werden klebrig. Der von Palatinit Süßungsmittel hergestellte Zuckeraustauschstoff Isomalt weist eine sehr niedrige Hygroskopizität auf. Dadurch ist er besonders gut für die Produktion von Hartkaramellen geeignet. Bonbons auf Isomalt-Basis sind nicht klebrig und können ohne zusätzliche Einzelwicklung, verpackt werden.

Durch Zusätze lässt sich die Qualität von Isomalt-Hartkaramellen beeinflussen. In Zusammenarbeit mit der Universität Hohenheim wurde eine Studie über den Einfluss von hydrierter Polydextrose sowie kurz- und langkettiger HSH-Sirupe (hydrierte Stärkehydrolisate) in Hartkaramellen auf Isomalt-Basis durchgeführt. Der Schwerpunkt hierbei lag auf der Lagerstabilität der Hartkaramellen.

Das Molekulargewicht eines Stoffes ist eng verbunden mit der Glasübergangstemperatur Tg sowie der Viskosität. Hydrierte Polydextrose und HSH-Sirupe besitzen ein höheres Molekulargewicht als Isomalt (siehe Tabelle). Aus diesem Grund liegt die Vermutung nahe, dass Zusätze von Polydextrose oder HSH die Temperaturstabilität erhöhen. Um dies zu belegen, wurde an wasserfreien, amorphen Probekörpern die Glasübergangs-temperatur gemessen. Mit wachsendem Gehalt an Zusätzen durchläuft die Glasübergangstemperatur Tg zunächst ein Minimum (Abb. 1). Erst bei Anteilen zwischen 60 und 70% von Polydextrose und langkettigem HSH in den Isomalt-Probekörpern wird die Glasübergangstemperatur der Mischungen wirksam erhöht. Der Zusatz von kurzkettigem HSH bewirkt sogar eine Reduzierung von Tg um 10 bis 15 °C.

Da Polydextrose und HSH eine höhere Viskosität als reines Isomalt besitzen, ist zu erwarten, dass die Zugabe dieser Stoffe auch zu einer verzögerten Rekristallisation führen. Die höhere Viskosität reduziert die Mobilität der Moleküle, so dass diese sich erschwert zu Kristallen formieren können. Die Untersuchungen zeigten jedoch eine begünstigte Rekristallisation durch den Zusatz von Polydextrose oder HSH. Wie in Abbildung 2 dargestellt, erhöht sich die Wasserabsorption von Isomalt-Hartkaramellen durch die Zusätze. Durch die Wasserabsorption erreichen die Moleküle in der amorphen Struktur mehr Bewegungsfreiheit und rekristallisieren somit auf der Bonbonoberfläche. Die hohe Hygroskopizität von HSH und Polydextrose kompensiert den viskositätserhöhenden Effekt der Zusätze. Die Tendenz zur Rekristallisation wird durch Zusatz von HSH-Derivaten oder Polydextrose deutlich gefördert (Abb. 3). Es ist anzunehmen, dass ein bestimmter prozentualler Anteil an Zusatzstoffen zu dem Kaltfluss führt.

Die Glasübergangstemperatur hängt ebenfalls vom Wassergehalt ab. Obwohl die Glasübergangstemperatur von wasserfreiem langkettigem HSH (Tg = 75 °C) höher ist als die von Isomalt (Tg = 63,6 °C), weisen beide Stoffe bei einem Wassergehalt von etwa 2% annähernd die gleiche Glasübergangstemperatur (Tg = 49 °C) auf. Daraus ergibt sich, dass Unterschiede im Wassergehalt bei der Herstellung von Hartkaramellen mit HSH oder Polydextrose eine größere Auswirkung auf die Lagerbeständigkeit haben, als dies bei ausschließlich mit Isomalt hergestellten Bonbons der Fall ist.

Zudem wird die Viskosität der Bonbonmasse um so größer, je mehr HSH oder Polydextrose zugesetzt wird. Aus diesem Grund müssen alle viskositätsabhängigen Produktionsschritte wie der Zusatz von Geschmacksstoffen oder Farben oder die Formung der Bonbons bei höheren Temperaturen durchgeführt werden. Dies kann vor allem bei thermisch instabilen Geschmacksstoffen Probleme verursachen.

Aus den Ergebnissen dieser Studie kann geschlossen werden, dass der Zusatz von langkettigen Verbindungen wie Polydextrose oder von langkettigen hydrierten Stärke-Hydrolisaten (HSH) bei Hartkaramellen aus Isomalt zu anwendungstechnischen Änderungen führt und die Qualität der Hartkaramellen negativ beeinflusst. Die Lagerbeständigkeit kann durch Zusatz dieser Stoffe nicht verbessert werden.

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