Wyjaśnienie karmelizacji

Na czym polega karmelizacja

Karmelizacja to brązowienie cukru pod wpływem ciepła, bez udziału białka. Bezbarwny cukier zamienia się w brązowe barwniki i związki aromatyczne o maślanym, orzechowym, a przy mocniejszym zbrązowieniu gorzkim smaku. Podobnie jak reakcja Maillarda, jest to nieenzymatyczne brązowienie, ale reakcja Maillarda wymaga aminokwasów i cukru, a karmelizacja wymaga tylko cukru [1][2].

Brązowienie mięsa podczas smażenia to reakcja Maillarda, a nie karmelizacja [3]. W ciągnących się cukierkach karmelowych może zachodzić jeden z tych procesów albo oba: gotowanie cukru ze śmietanką pozwala na brązowienie Maillarda [4], a inne przepisy najpierw karmelizują cukier do ok. 177 °C (350 °F), potem dodają śmietankę i kończą gotowanie w ok. 120 °C (248 °F) [5].

Chemia w prostych słowach

Ciepło nie tylko topi sacharozę (cukier stołowy) i ją brązowi. Kryształy sacharozy ustępują, bo cząsteczki już się rozpadają, to tzw. „pozorne topnienie”. Temperatura tego procesu zależy od szybkości podgrzewania, a glukoza i fruktoza zachowują się podobnie. Produkty rozkładu, jak glukoza i hydroksymetylofurfural (HMF), pojawiają się już przy rozpadzie kryształów [6][7]. Ponieważ rozkład zależy od czasu i temperatury, cukier podgrzewany dłużej może się karmelizować znacznie poniżej typowego punktu topnienia sacharozy.

Gdy cukier zaczyna się rozkładać, jednocześnie zachodzi wiele reakcji [2]:

• Rozszczepienie: sacharoza dzieli się na dwie części, glukozę i fruktozę. Ten etap nazywa się inwersją.
• Utrata wody: cukry kondensują się i odwadniają, oddając wodę.
• Rozpad: gdy zawartość wody spada, cząsteczki rozpadają się na małe, lotne związki aromatyczne. Diacetyl daje maślany, toffi aromat, a furany dają orzechowy.
• Łączenie: inne fragmenty łączą się w duże, brązowe polimery zwane karmelanami, karmelenami i karmelinami, które nadają karmelowi kolor.

Gotowy karmel zawiera śladowe ilości nawet około stu różnych związków słodkich, kwaśnych i gorzkich [3].

Kiedy różne cukry zaczynają się karmelizować

Każdy cukier zaczyna się brązowić w innej temperaturze [2]. To przybliżone wartości początkowe, a nie punkty topnienia: początek karmelizacji przesuwa się przy dłuższym podgrzewaniu i zmienia się pod wpływem pH oraz innych składników [6][2].

W praktyce miód bogaty we fruktozę brązowieje szybciej i mocniej niż cukier stołowy [3][1].

Etapy koloru i smaku karmelu

Podczas gotowania karmelu z sacharozy kolor przechodzi od przezroczystego przez złoty, bursztynowy, ciemnobrązowy aż po czarny. Smak idzie za kolorem: zbyt jasny karmel jest mało wyrazisty, a zbyt ciemny jest gorzki i spalony [8]. Temperatury dla poszczególnych etapów są orientacyjne [9][3], więc kieruj się także kolorem i zapachem, nie tylko termometrem.

Poglądowe wzorce koloru cukru przed dodaniem śmietanki lub masła. Na odcień wpływa światło, głębokość syropu i ekran, kieruj się przepisem, zapachem i termometrem. Nigdy nie dotykaj ani nie próbuj gorącego karmelu.

Przy solonych karmelkach syrop cukrowy osiąga bursztynowy kolor w okolicach 177 °C (350 °F) [10]. Zdejmij rondel z ognia tuż przed osiągnięciem docelowego koloru, bo karmel dalej się gotuje w gorącym naczyniu [8].

Karmel suchy a karmel mokry

Karmel suchy to cukier podgrzewany bez dodatków, najlepiej w szerokim, płytkim rondlu. Ten sposób jest szybszy, ale trudniej nad nim zapanować, cukier może bardzo szybko się zabarwić i przypalić, zanim to zauważysz. Używaj niskiego lub średnio-niskiego ognia, rozprowadź cukier równą warstwą i delikatnie przesuwaj silikonową szpatułką w trakcie topnienia [8].

Karmel mokry zaczyna się od rozpuszczenia cukru w wodzie. Ten sposób jest wolniejszy i mniej podatny na przypalenie, dlatego polecany jest osobom, które dopiero zaczynają przygodę z karmelem [8]. Najpierw cała woda musi odparować, zanim pojawi się kolor: syrop przechodzi przez etapy nitki, kuli i pęknięcia, a brązowieje dopiero, gdy prawie nie ma już wody, około 160 °C (320 °F) [9]. Pełną tabelę temperatur znajdziesz w naszym przewodniku po etapach syropu cukrowego.

Jak kwasowość i zasadowość wpływają na karmelizację

Karmelizacja przebiega najwolniej w pobliżu obojętnego pH (7), a przyspiesza w środowisku silnie kwaśnym (poniżej pH 3) i silnie zasadowym (powyżej pH 9) [2].

W kuchni kwasowość ma znaczenie głównie przez inwersję: odrobina soku z cytryny lub kamienia winnego rozkłada część sacharozy na glukozę i fruktozę, co utrudnia powstawanie dużych kryształów [11] i sprawia, że cukry zaczynają się brązowić w niższej temperaturze [2]. Soda oczyszczona najczęściej przyspiesza brązowienie w reakcji Maillarda, zobacz nasz przewodnik po reakcji Maillarda.

Jak zapobiegać przypalaniu i krystalizacji karmelu

Jak zapobiegać przypaleniu

• Używaj ciężkiego, jasnego rondla, by dobrze widzieć kolor [8].
• Utrzymuj umiarkowany ogień i nie odchodź od rondla, karmel szybko przechodzi z bursztynowego w spalony; gdy osiągnie złoty kolor, zmniejsz ogień, by spowolnić końcowe brązowienie [10].
• Aby natychmiast zatrzymać gotowanie, zanurz dno rondla w lodowatej wodzie [8].
• Podgrzej śmietankę lub masło przed dodaniem, wlewaj je powoli poza ogniem i spodziewaj się silnego pienienia [8][10]. W razie oparzenia chłodź oparzone miejsce pod chłodną bieżącą wodą przez 20 minut i nie usuwaj niczego, co przywarło do skóry. Przy rozległym lub głębokim oparzeniu pilnie szukaj pomocy medycznej [12].

Jak zapobiegać krystalizacji

• Wsypuj cukier na środek rondla, by suche kryształki nie przyklejały się do boków [10].
• W przypadku zwykłego syropu z cukru i wody mieszaj tylko do rozpuszczenia cukru. Gdy zacznie się gotować, zamiast mieszać obracaj rondlem, bo poruszanie syropu może wywołać krystalizację [8][11]. Po dodaniu nabiału postępuj zgodnie z przepisem: masy karmelowe z nabiałem mogą wymagać ciągłego mieszania, żeby się nie przypaliły [13].
• Zmywaj kryształki z boków pędzelkiem zamoczonym w wodzie lub przykryj rondel na chwilę, by para je rozpuściła [8].
• Dodaj składnik zakłócający krystalizację. Glukoza, syrop kukurydziany, miód, masło lub kwas (np. kamień winny lub sok z cytryny) utrudniają tworzenie się kryształów sacharozy [11][8].

Karmelizacja a reakcja Maillarda

Oba procesy brązowią jedzenie i budują smak, a mogą zachodzić równocześnie w tej samej potrawie. Karmelizacja wymaga tylko cukru i wysokiej temperatury. Reakcja Maillarda potrzebuje cukrów redukujących i aminokwasów z białka, zachodzi już w niższych temperaturach i odpowiada za pieczone, wytrawne nuty skórki chleba, smażonego mięsa, kawy czy prażonych orzechów [2][14]. Porównanie składników, temperatur, wilgotności i pH znajdziesz w poradniku: reakcja Maillarda a karmelizacja.

Zachowaj swoje przepisy na karmel w jednym miejscu

CookBook pozwala zapisywać przepisy z internetu, postów w mediach społecznościowych, zdjęć i książek kucharskich oraz wygodnie je porządkować, dzięki temu sosy karmelowe, kruche karmelki czy crème caramel masz zawsze pod ręką. W trybie gotowania możesz zmienić liczbę porcji i system miar. Ilości składników się przeliczają, ale czas gotowania nie, dlatego karmel oceniaj zawsze po kolorze i temperaturze, nie według zegarka. Zobacz jak dodać i importować przepisy.

Odmierz cukier przed podgrzewaniem

Jeśli w przepisie ilość cukru podana jest w szklankach, skorzystaj z tabeli przeliczającej szklanki cukru na gramy dla wybranego rodzaju cukru. Przy dodawaniu masła do sosu karmelowego tabela przeliczania amerykańskich kostek masła pomoże ci odważyć odpowiednią ilość, zanim rondel się rozgrzeje. Zachowaj proporcje z przepisu i przygotuj wszystkie składniki zawczasu.

Źródła

1. American Society of Baking (BAKERpedia): Caramelization
2. University of Guelph, Department of Food Science (Rogers Lab): Caramelization and Maillard reaction
3. Encyclopedia of Food and Culture (Encyclopedia.com): Karmelizacja
4. Exploratorium: Science of candy, caramelization and caramels
5. ThermoWorks: Homemade Christmas caramels
6. University of Illinois (Illinois Experts): Investigation of thermal decomposition as the kinetic process that causes the loss of crystalline structure in sucrose (Part II), Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011
7. ScienceDaily (University of Illinois College of ACES release): Sugar doesn’t melt, it decomposes, scientists demonstrate
8. King Arthur Baking: How to make caramel
9. Exploratorium: Sugar stages
10. America’s Test Kitchen: Salted caramels
11. Exploratorium: What is sugar?
12. NHS: Burns and scalds
13. King Arthur Baking: Mom’s Caramels
14. University of Richmond, Chemistry of Cooking: Guided inquiry activity 17, browning reactions (Wiley, 2016)