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硬糖的设计原理如图2-2所示，分为四个方面。
图2-2 硬糖的设计原理
载体即产品的主体，起着加载、负载的功能。
就硬糖而言，其主要成分比较单一，基本上就是在白砂糖与淀粉糖浆、糖醇之间选择。
装载物就是在主体部分的基础上添加的各种辅料，包括香料、调味料、色素等，赋予产品不同的色泽、香气、滋味，产生各种不同性状，就形成了具有不同特色的产品。
从混合到融合，是使所有的原料最终形成一个均匀的、有机的固体物质。
混合是在外力的作用下，使多种原料相互分散，从而达到均匀状态的操作。不同物料经过混合所达到的分散掺和的均匀程度，称为混合程度。
混合的方法主要有：
① 搅拌 将液体、气体或固体粉粒分散到液体中去的一种最常用方法。
② 捏合 即用机械或手工方法混合糊状或高黏度物料。
③ 均质 也称为匀浆，它是固-液或油-水混合的手段。首先形成悬浮液或乳化液，然后通过均质对体系中的分散物微粒化、均匀化处理，降低分散物尺度，提高分散物分布均匀性，从而使物料能更均匀地相互混合。
④ 乳化 将一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中。它是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。如果加入适当的乳化剂，在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，这个过程叫乳化。
融合是将不同的原料融为一体。
在这个过程中，用到最普通的溶剂——水，它透明、无色、无味，不会与溶质发生化学反应。
融合的过程，是使用溶剂——水，将固体原料溶化，将液体原料混合，形成均匀的液体，然后通过蒸发将溶剂除去，留下被溶物。融合过程中的两个关键操作是溶化、蒸发。
在生产过程中，这个过程称为熬糖工段，简称熬糖段。溶化称为化糖，蒸发称为熬糖。
化糖即用水把白砂糖、淀粉糖浆溶化成糖液，可以通过加热促进溶解。
我们需要了解白砂糖的溶解度，由此确定加水量和加热温度，并留有余量。
所谓溶解度，是指在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量，叫作这种物质在这种溶剂中的溶解度。物质的溶解度属于物理性质。
熬糖，也称为熬煮，是糖液的蒸发、浓缩过程。硬糖是经高温熬煮而成的糖果，干固物含量很高，约在97%以上。
在排除多余水分的同时，糖液始终处于高温状态下，物质内部的分子产生比较剧烈的运动。因此在熬糖过程中，特别在熬糖的后期，出现了比较复杂的物理和化学变化。若掌握不好，就会出现次品和废品，并影响生产过程的顺利进行。
在这里，需要理解一个重要的概念：火色。火，通常指火力；色，通常指颜色、色彩。火色，通常称为火候，指情况、时机。
火候，是烹调领域的专用词，它是指菜肴在烹调过程中所用的火力大小和时间长短。火候是烹调技术的关键环节。烹调时，一方面要从燃烧烈度鉴别火力的大小，另一方面要根据原料性质掌握成熟时间的长短。两者统一，才能使菜肴烹调达到标准。有好的原料、辅料、刀工，如果火候不够，菜肴不能入味，甚至半生不熟；若过火，就不能使菜肴鲜嫩爽滑，甚至会糊焦。
在熬糖过程中，通常不用“火候”这个词，而用火色，以此判断熬糖的操作是否到位。通常说：看火色，拿稳火色。这种说法存在于民间，也有人说它是方言，文献中很少提到它。
我们认为，火色是熬煮过程中火力（蒸汽压力）大小的运用、加热时间的长短及物料在受热过程中出现的变化特征的综合概括，其实质主要是熬煮给糖液所带来的品质变化，一是水分的变化，二是色香味的变化。
① 水分的变化 在硬糖制作过程中，随着糖液熬煮时间的延长和温度的升高，可溶性固形物含量上升，这是由水分蒸发造成的。当熬煮时间比较短、温度比较低时，糖液中的水分没有充分蒸发，糖的硬度和脆度都比较小；随着熬煮时间的增加和温度的升高，水分蒸发充分，糖的硬度和脆度都随之增加。如表2-1所示，它是熬糖的原理。
表2-1 蔗糖溶液沸点温度与质量分数的关系
② 色香味的变化 随着熬制温度的升高及熬制时间的延长，糖液中的水分不断蒸发减少，硬度与脆度都有所增加；糖液的转化也不断加快，产生许多小分子物质。但熬制时间太长，糖类发生严重的焦糖化反应，会产生一些深色物质，使糖果颜色加深，影响感官品质。
因此，熬糖方式的进步大多集中于改变熬糖的温度和时间，以利于糖果品质的改善和提高。
通过前面的化糖、熬糖，再通过蒸发除去绝大部分水分（溶剂）之后，留下被溶物，它呈流体状态时称为糖液，呈半流体的软体状态时称为糖膏或糖坯。它需要通过成型加工制成糖粒。
在这里，我们需要了解如下三个概念。
① 塑性 指在外力作用下，糖膏能发生变形的能力。
② 塑性区 因为温度、压力等条件变化，糖膏产生变形的区域。
③ 塑性加工 糖膏在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织，从而形成产品的过程。
硬糖是无定形结构，没有固定的熔点。在加热过程中，随着温度升高而逐渐变软、开始流动，最后完全变成液体；反之，随着温度降低，熔化后的无定形糖体也是逐渐过渡到固态。
硬糖在70℃以上从固态逐渐熔化为半固态的可塑性糖体，在100℃以上逐渐变为黏度较高的糖膏，在150℃以上又转变为流动性很大的液体。
这就是硬糖冷却、成型的工艺设计依据。
保护品质是指要保证产品在原料、加工、成品过程中的品质，避免错误、失误出现。
重点关注香精及其加入。香精分为水质、油质、水油两用及乳化、粉末类，硬糖应选择油质香精，并掌握好添加香精时糖膏的温度。加香精时温度太高，会使香气成分挥发；而加香精时温度太低，糖膏黏度太高，二者不易调和均匀。一般将糖膏冷却至90～110℃时加入香精香料，以防香精挥发或调和不均，并根据加工过程中的损失来确定香精的用量。
对生产过程中产生的反应需要高度重视。例如，焦香化反应只有焦香糖果需要，其他糖果通常不需要，就要坚决杜绝，以免糖果产生杂味、杂色。
容易出现的问题是返砂、发烊，关注的指标是还原糖。
硬糖糖浆是一种由过饱和的、过冷的白砂糖和其他糖类形成的溶液，因而处于非晶形状态或称玻璃态。当白砂糖从溶液析出时形成糖的结晶或晶粒，即返砂现象。白砂糖极易结晶，仅用白砂糖很难制成硬糖，因此在硬糖的配方中包括抑制结晶的配料——淀粉糖浆或麦芽糖浆。
淀粉糖浆的成分中含有较多的还原糖，还原糖起到了阻止白砂糖再结晶的作用，但它同时具有较强的吸水性。
如果还原糖含量过高，糖体就会吸收空气中的水分，糖体表面容易发黏、浑浊，甚至溶化，失去原有的光泽及固有的清晰外形，这种现象称为“发烊”。
发烊的产品，如果受外界空气骤然干燥的影响，一部分被糖果吸收的水分又会重新失去，向空气扩散，糖果表面原来开始溶化的糖分又发生结晶而析出，在表面形成一层白色砂层，返砂的过程由表及里反复进行，直到糖粒全部返砂为止。
还原糖是能使碱性菲林溶液中的铜盐得到电子从而被还原的糖类。具有还原性的糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖以及由蔗糖转化而来的转化糖。
在硬糖的化学组成中，还原糖是重要的组成与控制指标，一般含量为12%～29%。这是配方设计的指标。