HYDROTHERMAL TREATMENT OF BUCKWHEAT GRAIN. FORMATION OF TECHNOLOGICAL, CONSUMER AND NUTRICEUTICAL PROPERTIES OF CORE. POSSIBILITY OF USING HUSKS
XEFPIM
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.04.021Keywords:
heat treatment, steaming, humidification, rejuvenation, processing mode, buckwheat groats, buckwheat flour, periodic steamer, temperature.Abstract
When producing buckwheat and buckwheat flour, hydrothermal treatment (HTT) is used. For HTT, moisture-thermal treatment is used - steaming and drying or moistening with dampening. When moistened with defoliation, the protein composition of the grain is more fully preserved, and the technological process is easier to implement. Steaming allows you to ensure the technological properties of buckwheat grain - the strength and elasticity of the kernel during peeling. Various steaming modes regulate the consumer and nutraceutical properties of the future product - color, storage, digestibility, etc. When steaming, various coolants are used - saturated or superheated water vapor, hot air. Substandard buckwheat raw materials - raw, dry, overwintered under snow, can also be processed into a standard product using modified HTT methods. Processing modes - exposure duration and temperature - vary depending on the purpose of the final product - commercial cereals, flour. Buckwheat grain has nutraceutical potential for use as a functional product, possessing antioxidant properties, which can be provided by specific HTT regimes. Capacitive periodic steamers with a heating surface and others are used as technological equipment. The process and devices of continuous steaming are investigated. The possibilities of using buckwheat hulls, a typical waste product from buckwheat grain processing, are generalized.
References
Федеральная служба государственной статистики. Бюллетени о состоянии сельского хозяйства (электронные версии) https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/29_cx_2023.xlsx.
Food and Agriculture Organization of the United Nation/ FAOStat. https://www.fao.org/faostat/ru/#data/QCL/visualize
Graziano S., Agrimonti C., Marmiroli N., Gullì M. Utilisation and limitations of pseudocereals (quinoa, amaranth, and buckwheat) in food production: A review // Trends in Food Science & Technology, Volume 125, 2022, P. 154-165. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.04.007.
Марьин, В. А. Распределение размера ядра во фракциях зерна гречихи / В. А. Марьин, А. Л. Верещагин // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2019. – № 1. – С. 130-138. – EDN VAGOEN.
Kreft, I.; Golob, A.; Vombergar, B.; Germ, M. Tartary Buckwheat Grain as a Source of Bioactive Compounds in Husked Groats. Plants 2023, 12, 1122. https://doi.org/10.3390/plants12051122
Duliński R., Starzyńska-Janiszewska A., Byczyński Ł., Błaszczyk U. (2017) Myo-inositol phosphates profile of buckwheat and quinoa seeds: Effects of hydrothermal processing and solid-state fermentation with Rhizopus oligosporus, International Journal of Food Properties, 20:9, 2088-2095, DOI: 10.1080/10942912.2016.1230871
Kadiri O. A review on the status of the phenolic compounds and antioxidant capacity of the flour: Effects of cereal processing // International Journal of Food Properties, 2017. V.20:sup1, PP.798-809, DOI: 10.1080/10942912.2017.1315130
Martínez-Villaluenga C., Peñas E., Hernández-Ledesma B. Pseudocereal grains: Nutritional value, health benefits and current applications for the development of gluten-free foods // Food and Chemical Toxicology, 137 (2020), Article 111178, 10.1016/j.fct.2020.111178
Sindhu R, Khatkar B.S.Influence of oxidation, acetylation and hydrothermal treatment on structure and functionality of common buckwheat starch, International Journal of Biological Macromolecules,Volume 253, Part 5, 2023, 127211, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127211.
Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях. - М.: ВНПО «Зернопродукт», 1990. В 2-х чч. - Ч.1. - 81с.
Mar'in V.A. and Vereshchagin A.L. Physical principles of processing off-grade buckwheat. Foods and raw materials, 2016, vol. 4, no. 1, pp. 51–60. doi: 10.21179/2308-4057-2016-1-51-60.
Киселева, Т. Л. Гречиха с позиции традиционной медицины и современных научных представлений: пищевые, энергетические и лечебно-профилактические свойства. Аллергологические риски / Т. Л. Киселева, М. А. Киселева // Традиционная медицина. – 2016. – № 3(46). – С. 16-41. – EDN XHGJOP.
Оборудование для производства муки и крупы /Сост. А.Б. Демский [и др.]: справочник / ред.: М. А. Борискин, В. Ф. Веденьев. - С-Пб: Профессия, 2000. - 624 с.
Sá A.G.A,, Moreno Y.M.F. Carciofi B.A.M. Food processing for the improvement of plant proteins digestibility // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020. V.60,N(20). Pp/3367-3386 DOI: 10.1080/10408398.2019.1688249
Остриков, А.Н. Аналитическое решение задачи распределения полей влагосодержания в частице с треугольной симметрией [Текст] / А.Н. Остриков, Д.С. Сайко, Л.И. Лыткина, С.А. Швецов // Известия вузов. Пищевая технология. 2015. №2-3. С. 71-74.
Arslan-Tontul, S., Candal Uslu, C., Mutlu, C. et al. Expected glycemic impact and probiotic stimulating effects of whole grain flours of buckwheat, quinoa, amaranth and chia. J Food Sci Technol 59, 1460–1467 (2022). https://doi.org/10.1007/s13197-021-05156-8
Анисимова, Л.В. Распределение влаги в зерне крупяных культур при увлажнении и отволаживании [Текст] / Л.В. Анисимова // Известия вузов. Пищевая технология. – 2005. – №1. – С.60-62.
Угрозов, В.В. О математическом описании изотермы сорбции паров воды в зёрнах различных злаковых культур [Текст] / В.В. Угрозов, А.Н. Филиппов, Ю.И. Сидоренко // Журнал физической химии. 2007. №3. С. 458-461.
Казаков, Е.Д. Изменение структуры и текстуры тканей зерна при гидротермической обработке [Текст] / Е.Д. Казаков // Известия вузов. Пищевая технология. – 1997. – №2-3. – С.8-10.
Марьин, В.А. Влияние влажности на структурно-механические свойства ядра гречихи [Текст] / В.А. Марьин, А.Л. Верещагин // Хлебопродукты. 2015. №10. С. 41-43.
Румянцев, А.А. Математическая модель кинетики увлажнения зерна крупяных культур при гидротермической обработке [Текст] / А.А. Румянцев // Ползуновский вестник. 2018. №2. С. 56-59.
Марьин, В.А. Влияние температурной обработки на доступность минеральной составляющей зерна гречихи, ядра и оболочки [Текст] / В.А. Марьин, А.Л. Верещагин // Техника и технология пищевых производств. 2014. №3. С. 58-63.
Frederik Janssen, Anneleen Pauly, Ine Rombouts, Koen J.A. Jansens, Lomme J. Deleu, and Jan A. Delcour Proteins of Amaranth (Amaranthus spp.), Buckwheat (Fagopyrum spp.), and Quinoa (Chenopodium spp.): A Food Science and Technology Perspective Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety Vol.16,2017 doi: 10.1111/1541-4337.12240
Марьин, В.А. Влияние температуры обработки на минеральный состав зерна гречихи, перезимовавшей под снегом / В. А. Марьин, А. Л. Верещагин, Р. В. Ащеулов // Техника и технология пищевых производств. – 2016. – № 3(42). – С. 31-37. – EDN WMEMYP.
Zhang Y., Yang T., Yue D., Shao X., Chen Y., Cold plasma-assisted buckwheat grain dehulling and farinographical properties of dehulled buckwheat flour // Journal of Cereal Science,Volume 112, 2023, 103716, https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103716.
Pandey S, Senthil A, Fatema K (2015) Effect of Hydrothermal Treatment on the Nutritional and Functional Properties of Husked and Dehusked Buckwheat. J Food Process Technol 6: 461. doi:10.4172/2157-7110.1000461.
Goel, C., Semwal, A.D., Khan, A. et al. Physical modification of starch: changes in glycemic index, starch fractions, physicochemical and functional properties of heat-moisture treated buckwheat starch. J Food Sci Technol 57, 2941–2948 (2020). https://doi.org/10.1007/s13197-020-04326-4
Марьин, В. А. изучение минерального состава зерна, ядра и оболочки в процессе производства крупы гречневой ядрица / В. А. Марьин, А. Л. Верещагин // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промыш¬ленности : материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, Бийск, 20–22 мая 2015 года / ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», Бийский технологический институт (филиал). – Бийск: Бийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова", 2015. – С. 388-392. – EDN UYPRYJ.
Roy, M., Dutta, H., Jaganmohan, R. et al. Effect of steam parboiling and hot soaking treatments on milling yield, physical, physicochemical, bioactive and digestibility properties of buckwheat (Fagopyrum esculentum L.) J Food Sci Technol (2019) 56: 3524. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03849-9
Ragaee S., Seetharaman K., Abdel-Aal E.-S.M.(2014) The Impact of Milling and Thermal Processing on Phenolic Compounds in Cereal Grains, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 54:7, 837-849, DOI: 10.1080/10408398.2011.610906
Keriene I., Mankeviciene A., Bliznikas S., Cesnuleviciene R., Janaviciene S. et.al, (2016) The effect of buckwheat groats processing on the content of mycotoxins and phenolic compounds, CyTA - Journal of Food, 14:4, 565-571, https://doi: 10.1080/19476337.2016.1176959
Li, H. Buckwheat. In: Bioactive factors and processing technology for cereal foods / J. Wang et al. (eds.) – Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd. – 2019. Pp. 137-149. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6167-8_8
Christa, K. Buckwheat grains and buckwheat products – nunritional and prophylactic value of their components – a review / K. Christa and M. Soral-Śmietana / Czech Jornal of food science. 2008. 26: 153-162
Liu, X.; Wang, L.; Li, C.; Li, X.; Kumrungsee, T.; Zhai, X.; Zhou, Z.; Cao, R. The modification of buckwheat polyphenols by different pretreatments and complexation, and its application in oat flour model. Food Biosci. 2023, 56, 103133. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.103133
Magdalena Skotnicka, Aneta Ocieczek & Sylwia Małgorzewicz (2018) Satiety value of groats in healthy women as affected by selected physicochemical parameters, International Journal of Food Properties, 21:1, 1138-1151, DOI: 10.1080/10942912.2018.1485028
Шевцов, А.А. Использование искусственного холода – резерв энергетической эффективности влаготепловой обработки зерна гречихи [Текст] / А.А. Шевцов, Л.И. Лыткина, А.И. Клейменов // Хлебопродукты. – 2012. - №5. – С.54-57.
Morteza Oghbaei & Jamuna Prakash | Fatih Yildiz (Reviewing Editor) (2016) Effect of primary processing of cereals and legumes on its nutritional quality: A comprehensive review, Cogent Food & Agriculture, 2:1, DOI: 10.1080/23311932.2015.1136015
Zhang L., Meng Q., Zhao G., Ye F. Comparison of milling methods on the properties of common buckwheat flour and the quality of wantuan, a traditional Chinese buckwheat food // Food Chemistry: X, Volume 19, 2023, 100845, https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100845.
Константинов, М.М. Способ определения равномерности гидротермической обработки зерна крупяных культур [Текст] / М.М. Константинов, А.А. Румянцев, Н.А. Борзов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. №3. С. 79-82.
Марьин, В.А. Регулирование цветности ядра гречневой крупы [Текст] / В.А. Марьин, Е.А. Федотов, А.Л. Верещагин, К.С. Барабошкин // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2009. - №5. – С.41-42.
Марьин, В.А. Пищевая ценность гречневой крупы различных оттенков [Текст] / В.А. Марьин, А.Л. Верещагин // Хлебопродукты. 2011. №10. С. 50-51.
Бастриков, Д. Н. Переработка зерна гречихи / Д. Н. Бастриков // Хлебопродукты. – 2014. – № 7. – С. 54-55. – EDN SGHSNH.
Dziedzic K., Gorecka D., Kucharska M., Przybylska B. Influence of technological process during buckwheat groats production on dietary fibre content and sorption of bile acids (2012) Food Research International, 47 (2) , pp. 279-283. https://doi:10.1016/j.foodres.2011.07.020
Wu W., Qiu J., Wang A.& Li Z.. Impact of whole cereals and processing on type 2 diabetes mellitus: a review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition/ 2020. V. 60, N9. Pp. 1447-1474. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1574708
Приезжева, Л.Г. Изменение биохимических и органолептических показателей крупы при хранении в условиях переменной температуры [Текст] / Л.Г. Приезжева // Хлебопродукты. – 2016. – №4. – С. 47-49.
Приезжева, Л. Г. Определение нормы свежести и годности гречневой крупы по кислотному числу жира / Л. Г. Приезжева // Хлебопродукты. – 2015. – № 12. – С. 54-56. – EDN UYJQYV.
Валентас, К. Дж., Ротштейн Э., Сингх Р.П. Пищевая инженерия. Справочник с примерами расчётов. – Пер. с англ. под общ. науч. ред. А. Л. Ишевского. - СПб.: Профессия, 2004. - 848 с.
Анисимова, Л.В. Гидротермическая обработка зерна гречихи без использования пропаривания [Текст] / Л.В. Анисимова // Известия вузов. Пищевая технология. 2000. №5-6. С. 50-52.
Сорбция и десорбция паров воды зернами нативного крахмала некоторых культур / В. В. Угрозов, Н. Н. Шебершнева, А. Н. Филиппов, Ю. И. Сидоренко // Коллоидный журнал. – 2008. – Т. 70, № 3. – С. 402-407. – EDN ILAHXZ.
Чащилов, Д.В. Контроль расхода пара для управления процессом пропаривания гречневого зерна в производстве гречневой крупы [Текст] / Д.В. Чащилов / Южно-сибирский научный вестник. 2019. №4/2. С. 192-198. DOI: https://doi.org/10.25699/SSSB.2019.28.49830.
Ярум, А.И. Совершенствование технологии переработки зерна гречихи на основе нового оборудования [Текст] / А.и. Ярум //Вестник КрасГАУ. 2013. №11. С. 285-291.
Патент РФ 2672331 Способ гидротермической обработки зерна [Текст] / И.Н.Павлов, В.А. Марьин, А.Н. Блазнов, Р.Б. Ермаков // B02B 1/08? 18.12.2017. Заявка 2017144317.
Лыткина, Л.И. Гидродинамика процесса сушки гречихи перегретым паром [Текст] / Л.И. Лыткина, Е.А. Острикова, А.И. Клейменов, В.Н. Носкова // Вестник ВГУИТ. 2012. №2. С. 48-51.
Румянцев, А.А. Методика комплексного анализа способов гидротермической обработки зерна гречихи [Текст] / А.А. Румянцев // Современная наука и инновации. 2018. 32. С. 92-97.
Патент РФ №2484901.Способ гидротермической обработки зерна гречихи. С.В Карев, Л.М. Камозин, Н.В. Земляков. B02B 1/08. Заявка 201140640/13, 06.10.2011.
Шутенко, В.И. Влаготепловая обработка зерна гречихи с использованием СВЧ поля [Текст] / В.И. Шутенко, С.М. Соц, А.А. Донец // Пищевая промышленность: наука и технологии. – 2012. - №1. – С.53-58.
Vicente A., Villanueva M., Caballero P.A., Lazaridou A., Biliaderis C.G., Ronda F., Flours from microwave-treated buckwheat grains improve the physical properties and nutritional quality of gluten-free bread, Food Hydrocolloids, Volume 149, 2024, 109644, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109644.
Vicente A., Villanueva M., Caballero, P.A., Muñoz J.M., Ronda F. Buckwheat grains treated with microwave radiation: Impact on the techno-functional, thermal, structural, and rheological properties of flour // Food Hydrocolloids, 137 (2023), Article 108328, 10.1016/j.foodhyd.2022.108328
Amiri M., Arab M., Sadrabad E.K., Mollakhalili-Meybodi N., Fallahzadeh H., Effect of gamma irradiation treatment on the antioxidant activity, phenolic compounds and flavonoid content of common buckwheat, Radiation Physics and Chemistry, Volume 212, 2023, 111127, https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.111127.
Zhou, YH, Stanchev, P. Katsou, E, Awad, S, Fan, MZ. A circular economy use of recovered sludge cellulose in wood plastic composite production: Recycling and eco-efficiency assessment. Waste Management, 2019, V.99, PP 42-48. DOI: 10.1016/j.wasman.2019.08.037
Haque F., FanC., Lee Y.-Y., From waste to value: Addressing the relevance of waste recovery to agricultural sector in line with circular economy, Journal of Cleaner Production, Volume 415, 2023, 137873, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137873.
Марьин, В. А. Пищевая ценность отходов переработки зерна гречихи / В. А. Марьин, А. Л. Верещагин // Хлебопродукты. – 2014. – № 7. – С. 51-53. – EDN SGHSMN.
Клинцевич, В. Н. Способы использования лузги гречихи посевной / В. Н. Клинцевич, Е. А. Флюрик // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2020. – № 1(229). – С. 68-81. – EDN FDQERP.
Low Y.W. , Yee K.F. A review on lignocellulosic biomass waste into biochar-derived catalyst: current conversion techniques, sustainable applications and challenges. Biomass Bioenergy, 154 (2021), Article 106245. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106245
Хазиев, Р. И. Использование гречневой лузги в энергетических установках / Р. И. Хазиев, П. В. Стрельникова, О. К. Григорьева // Наука. Технологии. Инновации : Сборник научных трудов конференции, Новосибирск, 30 ноября – 04 2020 года. Том Часть 4. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2020. – С. 225-226. – EDN VVHRBK.
Сравнение модифицирующего действия золы рисовой и гречневой шелухи в эпоксидных антифрикционных покрытиях / Е. М. Готлиб, А. Р. Валеева, Е. С. Ямалеева [и др.] // Вестник Югорского государственного университета. – 2021. – № 4(63). – С. 9-15. – DOI 10.17816/byusu20210409-15. – EDN DUJKCE.
Santana-Méridas, O., González-Coloma, A. & Sánchez-Vioque, R. Agricultural residues as a source of bioactive natural products /Phytochem Rev. – 2012. Vol. 11/ P. 447–466. https://doi.org/10.1007/s11101-012-9266-0
Kazimierski, P.; Januszewicz, K.; Godlewski, W.; Fijuk, A.; Suchocki, T.; Chaja, P.; Barczak, B.; Kardaś, D. The Course and the Effects of Agricultural Biomass Pyrolysis in the Production of High-Calorific Biochar. Materials 2022, 15, 1038. https://doi.org/10.3390/ma15031038
Li N., Liu M., Zhang Z., Wang S., Ce Liang C., Yu K., Precise control of morphology and electrochemical properties of buckwheat husk-based biomass carbon spheres // Diamond and Related Materials, Volume 130, 2022, 109462, https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109462.
Hassan S.A., Abbas M., Mujahid W., Waqar Ahmed W., Ahmad S., Maan A.A., Shehzad A., Zuhaib F., Bhat Z.F., Aadil R.M. Utilization of cereal-based husks to achieve sustainable development goals: Treatment of wastewater, biofuels, and biodegradable packaging / Trends in Food Science & Technology, Volume 140, 2023, 104166, https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.104166.
Chashchilov D.V., Atyasova E.V., Blaznov A.N. Plant Fibers and the Application of Polymer-Composite Materials Based on Them: A Review // Polymer Science, Series D. – 2022. – Vol. 15. – No. 4. – P. 685–691. DOI: 10.1134/S1995421222040050.
Yuan Y., Shimizu N., Li F., Magaña J., Li X. Buckwheat waste depolymerization using a subcritical ethanol solution for extraction of bioactive components: from the laboratory to pilot scale // Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 11, Issue 3, 2023, 109807, https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109807.
Vázquez-Fletes, R.C.; Sadeghi, V.; González-Núñez, R.; Rodrigue, D. Effect of Surface Modification on the Properties of Buckwheat Husk—High-Density Polyethylene Biocomposites. J. Compos. Sci. 2023, 7, 429. https://doi.org/10.3390/jcs7100429
Włoch, M.; Landowska, P. Preparation and Properties of Thermoplastic Polyurethane Composites Filled with Powdered Buckwheat Husks. Materials 2022, 15, 356. https://doi.org/10.3390/ma15010356
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Dmitry V. Chashchilov
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
