Шелуха гречихи: состав, свойства, области применения

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Казанский национальный исследовательский 
технологический университет 
Е. М. Готлиб, Е. С. Ямалеева 
ШЕЛУХА ГРЕЧИХИ:  
СОСТАВ, СВОЙСТВА, 
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Учебное пособие 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2022 

УДК 664.7(075) 
ББК 36.97я7 
Г73 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
Рецензенты: 
д-р. техн. наук, проф. Э. Р. Галимов 
канд. техн. наук А. Р. Гимранова 
Г73 
Готлиб Е. М. 
Шелуха гречихи: состав, свойства, области применения : учебное пособие / Е. М. Готлиб, Е. С. Ямалеева; Минобрнауки России, Казан. нац. 
исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 104 с. 
ISBN 978-5-7882-3213-3 
Представлены сведения о применении шелухи гречихи и ее золы в качестве 
перспективного наполнителя полимерных композиционных материалов. Рассмотрены потенциально возможные способы использования гречневой лузги. 
Предназначено для магистров, обучающихся по направлению 18.04.01 «Химическая технология», и аспирантов, обучающихся по специальности 2.6.11 «Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов». 
Подготовлено на кафедре медицинской инженерии. 
УДК 664.7(075) 
ББК 36.97я7 
ISBN 978-5-7882-3213-3 
© Готлиб Е. М., Ямалеева Е. С., 2022 
© Казанский национальный исследовательский 
технологический университет, 2022 
2

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Условные обозначения и сокращения ...................................................................... 4 
Введение ...................................................................................................................... 5 
1. Шелуха гречихи — перспективное сырье для получения наполнителей
полимерных материалов 
............................................................................................ 8 
2. Применение шелухи гречихи для получения красителей ................................. 33 
3. Шелуха гречихи как наполнитель бытовых изделий 
.......................................... 36 
4. Использование шелухи гречихи для получения лечебных и витаминных
препаратов и биологически активных веществ ...................................................... 39 
5. Использование шелухи гречихи для производства пищевых продуктов
для людей и животных ............................................................................................. 43 
6. Применение гречневой лузги в качестве топлива 
.............................................. 45 
7. Использование шелухи гречихи в качестве удобрения ..................................... 49 
8. Применение шелухи гречихи для получения сорбционных материалов 
......... 52 
9. Аминоотвержденные эпоксидные материалы, наполненные гречневой
шелухой и ее золой ................................................................................................... 69 
Вопросы для самопроверки и контроля 
.................................................................. 79 
Заключение 
................................................................................................................ 80 
Список литературы .................................................................................................... 82 
Приложение 
............................................................................................................... 93 
3 

У С Л О В Н Ы Е  О Б О З Н А Ч Е Н И Я  И  С О К Р А Щ Е Н И Я
ШГ – шелуха гречихи 
РШ – рисовая шелуха 
ЗРШ – зола рисовой шелухи 
ЗГШ – зола гречневой шелухи  
МШГ – модифицированная шелуха гречихи 
ПТР – показатель текучести расплава 
ПЭ – полиэтилен 
ПП – полипропилен 
ПКМ – полимерные композиционные материалы 
ППУ – пенополиуретан  
СМ – сорбционный материал 
КИ – кислородный индекс 
ПЭПА – полиэтиленполиамин 
МА – малеиновый ангидрид 
ТКФ – трикрезилфосфат 
ТФБА – тетрафторборат аммония 
ДМ – древесная мука 
ДПК – древесно-полимерный композиционный материал 
ДСК – дифференциально-сканирующая калориметрия 
СВМПЭ – сверхмолекулярный полиэтилен  
ЭД-20 – эпоксидно-диановая смола 
ПАВ – поверхностно-активное вещество  
КПД – коэффициент полезного действия  
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота  
ЛГП – легкогидролизуемые полисахариды 
ТГП – трудногидролизуемые полисахариды
4 

 
В В Е Д Е Н И Е  
Утилизация сельскохозяйственных отходов, в частности побочных 
продуктов зернопереработки, является серьезной экологической проблемой. Обильная сырьевая база отходов сельскохозяйственных культур привлекает особое внимание. Неконтролируемый вывоз их приводит к загрязнению окружающей среды. Данные отходы могут провоцировать интенсивное горение в результате мощного тепловыделения 
и, как следствие, быть источником пожароопасной ситуации. 
Следует отметить, что основные исследования по утилизации отходов, образующихся при переработке зерновых культур, посвящены использованию рисовой и пшеничной шелухи, что связано с доминированием этих культур в мире. Многочисленные исследования также касаются возможностей потенциального использования кукурузной и соевой шелухи. 
Культура гречихи пользуется большой популярностью как в Европе, так и в России. Гречневая крупа в нашей стране является одним 
из важнейших национальных продуктов, необходимым компонентом 
детского и диетического питания. Россия занимает второе место в мире 
после Китая по объемам производства гречневой крупы. Основные посевы гречихи в России располагаются в Татарстане, Башкирии, Удмуртии, Сибири и Дальнем Востоке.  
Гречиха в Республике Татарстан – традиционная крупяная культура, которой засеваются значительные площади. В настоящее время ее 
площади стабилизировались на уровне 40–55 тыс. га, урожайность за 
прошедшие десять лет варьировалась в пределах 0,8–1,65 т/га. Ежегодные объемы производства гречихи колеблются от 30 до 45 тыс. т. 
Валовые сборы гречихи в России составляют 742,9 тыс. т, а общие 
посевные площади – 1007,8 тыс. га. При промышленной обработке гречихи, на долю ее лузги приходится от 14–30 % от общей массы зерна. 
При этом оболочка гречихи десятками тонн накапливается в местах переработки. Например, такие отходы гречихи, как солома и полова, идут 
на подстилку и корм скоту. Зола соломы и лузги гречихи может применяться в качестве органического калийного удобрения, так как содержит до 30–40 % оксида калия. Стоит отметить, что с 1 га посевов гречихи можно собрать до 100 кг меда. Из листьев гречихи получают лекарственный препарат рутин, применяемый для выведения из организма радиоактивных нуклидов и используемый при лечении склероза 
5 

 
и гипертонии. Шелуха гречихи частично используется в качестве топлива, для упаковки хрупких товаров и фруктов. Предлагается применение шелухи гречихи в составе сорбентов, для получения наполнителей 
полимерных материалов. 
Стоит отметить, что технологии утилизации отходов производства 
гречневой крупы практически не реализованы. 
Актуальной задачей является разработка технологических регламентов переработки шелухи гречихи, основанных на экспериментальных данных полученных свойств целевого продукта от условий его получения, а также химического состава отходов, в зависимости от сорта 
и места произрастания культуры гречихи. 
Учитывая многообразие «зеленых» наполнителей, основная сложность заключается в том, что данные о компонентном составе растительного сырья, приведенные в разных источниках, могут отличаться 
на порядок. Это, естественно, в полной мере касается и гречневой шелухи. Такая ситуация вероятно вызвана не только нестабильностью состава отходов переработки зерна, его зависимостью от условий произрастания, климата, фазы вегетации культур и прочих факторов, но 
и различием в методиках определения. Возможно, это является одной 
из причин того, что в нашей стране практически отсутствуют успешные 
промышленные производства, рационально использующие шелуху гречихи, как и других сельскохозяйственных отходов. Это делает важным 
сбор, анализ и систематизацию информации по составу, свойствам, 
процессам переработки и потенциальным областям практического использования шелухи гречихи. Разработка технологий переработки 
крупнотоннажных сельскохозяйственных отходов, не имеющих пищевого или кормового значения, является актуальной задачей «зеленой 
химии». В этом аспекте одним из интересных видов вторичного сырья 
является шелуха гречихи. 
Учебное пособие включает в себя 8 глав. В первой главе представлена структура и химических состав гречневой шелухи и золы на ее основе. Рассмотрено применение шелухи гречихи в качестве наполнителя 
полимерных материалов на основе полиэтилена и полипропилена. Показана возможность замены древесных наполнителей в данных полимерных материалах отходами сельскохозяйственной промышленности, 
в частности шелухой гречихи. Описано влияние гречневой шелухи и ее 
золы, полученной при различных температурах сжигания, на эксплуатационные свойства эпоксидных материалов. 
6 

Во второй главе описаны способы получения из шелухи гречихи 
натурального красителя для полимерной, пищевой, косметической, 
фармацевтической промышленностей. 
Третья глава посвящена применению гречневой шелухи в качестве 
наполнителя бытовых изделий. 
В четвертой и пятой главах описано применение шелухи гречихи 
для получения лечебных, витаминных препаратов и пищевых продуктов, что обусловлено высоким содержанием в ее составе флавоноидов, 
выраженных в виде рутина, а также липидов, фосфолипидов, жирных 
кислот и других минеральных веществ. 
Шестая глава посвящена применению гречневой лузги в качестве 
топлива для промышленных помещений, что обусловлено высокой теплотой сгорания гречневой шелухи, ее экологичностью и минимальными расходами на транспортировку в случае непосредственно близости ее образования. 
В седьмой главе описано применение гречневой шелухи и ее золы 
для производства новых видов комплексных органических удобрений. 
В восьмой главе отражено применение золы гречневой шелухи, полученной при различных температурах сжигания, для получения сорбционных материалов по отношению к различным загрязняющим веществам. 
Для закрепления полученных знаний в конце пособия приводятся 
вопросы для самопроверки. 
7 

.  Ш Е Л У Х А  Г Р Е Ч И Х И  —  П Е Р С П Е К Т И В Н О Е  С Ы Р Ь Е  
Д Л Я  П О Л У Ч Е Н И Я  Н А П О Л Н И Т Е Л Е Й  П О Л И М Е Р Н Ы Х  
М А Т Е Р И А Л О В  
В современной литературе крайне ограничены ссылки на использование отходов шелухи гречихи в качестве наполнителей полимерных 
композитов, однако применение других видов шелухи зерна, в частности риса, в настоящее время является предметом интенсивных прикладных исследований. Зерновые отходы изучаются в направлении использования этих материалов в качестве источника кремнезема, наноцеллюлозы и биоугля. Они также исследуются в качестве наполнителей полимерных материалов. Большое число работ в этой области посвящено 
диоксидам кремния, получаемым на основе различных технологий переработки рисовой шелухи. 
 Однако ежегодно в России образуется в среднем 62,7 тыс. т шелухи 
гречихи, а в Татарстане – до 15 тыс. т этого отхода. По этой причине 
шелуха гречихи, как один из распространенных отходов зерновых культур, представляет собой важный объект научных исследований. При 
этом малая часть получаемого количества шелухи гречихи находит 
свое практическое применение, т. е. подвергается рециклу. 
 Полученная после просева шелуха гречихи по внешнему виду 
представляет смесь частиц бурого цвета лепесткообразной формы длиной 3–4 мм, толщиной – 1 мм (рис. 1.1). Она характеризуется негладкой, 
имеющей рельефные выступы поверхностью, образованной сформированной ориентированными в продольном и трансверсальном направлении фибриллами. В целом формируется объемная макропористая волокнистая структура 
с низким значением насыпной плотности – 
125 кг/м3. 
В связи с тем что шелуха гречихи имеет 
 
Рис. 1.1. Электроннонебольшую толщину при достаточно больших 
размерах, она обладает высокой удельной поверхностью, что должно обеспечить хорошую 
смачиваемость связующим при использовании ее в качестве наполнителя. 
микроскопический 
Шелуха гречихи содержит клетчатку до 
снимок ШГ 
50 %, липиды – 4–5 %, полисахариды – 70 %, 
8 

 
сырой протеин – 3–4 %, сахара – 0,2–0,3 %, золы – 9–10 %. Она богата 
комплексным минеральным составом: калий, натрий, медь, серебро, 
кальций, магний, цинк, алюминий, железо, хром, фосфор. 
Измельченная шелуха гречихи имеет неправильную форму частиц. 
Средний размер их у 60 % образцов составляет 2,5 мм. Насыпная плотность измельченной шелухи гречихи составляет 16,35 кг/м3. Описанный отход при растворении в щелочах обугливается. Он не растворяется в воде и в минеральных кислотах.  
Шелуха гречихи в значительной мере состоит из трудногидролизуемых полисахаридов (табл. 1.1), в основном из целлюлозы и гемицеллюлозы (25–30 %), пентозанов (19,8 %), лигнина (31–35 %), минеральных веществ (5 %), белка (около 4 %), крахмала (около 2 %), микроэлементов, а также кумаринов, производных коричной кислоты, аминокислот, антраценпроизводных и дубильных веществ, преимущественно 
гидролизуемой группы. 
 
Таблица 1.1  
Химический состав гречишной лузги, % 
Показатель 
Лузга гречишная 
«Сырой белок» 
4,09 
«Сырой жир» 
4,42 
1,45 
Вещества растворимые в спиртобензольной 
смеси 
Влажность 
8,93 
Гемицеллюлоза 
20,90 
Зола 
1,49 
Крахмал 
1,92 
ЛГП 
25,17 
Лигнин 
30,87 
Пектин 
3,74 
Сахара 
0,40 
ТГП 
25,00 
Целлюлоза 
18,80 
 
Моносахаридный состав легкогидролизуемых полисахаридов шелухи гречихи представлен в табл. 1.2. Состав витаминов в лузге также 
9 

 
весьма богат, мг на 100 г: витамин А – 0,003; В1 – 0,16; В2 – 0,084; 
Р – 28,8; Е – 2,3. 
В экстракте лузги были обнаружены рутин, витексин, изовитексин, 
ориентин, изоориентин, катехин и эпикатехина галлат1. 
 
Таблица 1.2 
Моносахаридный состав легкогидролизуемых полисахаридов, % 
Сырье 
Ксилоза 
АрабиГлюкоза 
Галактоза Уроновые 
ноза 
кислоты 
Лузга гре63,03 
4,24 
16,36 
4,85 
11,50 
чихи 
 
Шелуха гречихи подвергалась термообработке в среде воздуха 
в диапазоне температур 250–700 °C при скорости подъема температуры 
10 °C/мин2. Исследование образцов золы гречневой шелухи (ЗГШ) методом оптической микроскопии показало, что в результате воздействия 
высоких температур изменяется структура шелухи гречихи, она становится слоистой и графитоподобной, значительно легче поддается измельчению. 
Анализ ИК-спектров ЗГШ, полученной при невысоких температурах (до 250 °С), показывает, что не происходит существенных изменений в составе и структуре образцов. С увеличением температуры термообработки свыше 350 °C существенно уменьшается интенсивность 
полосы поглощения групп –ОН, исчезают полосы, соответствующие 
поглощению –С–О–С– глюкозидной связи и увеличивается интенсивность колебаний связи групп –CH2. Эти изменения могут свидетельствовать о разрушении макромолекулы по глюкозидным связям. 
Исследование элементного состава ЗГШ, полученной при температуре 700 °C, показало, что основными компонентами являются оксиды 
 
1Antioxidative properties of hydrated ethanol extracts from tartary buckwheat grains as affected by 
the changes of rutin and quercetin during preparations / X. Li, D. Li. J. Shmidt, V. Grishchenko, 
T. Kalenik // Journal of Medicinal Plants Research. 2011. Vol. 5(4). P. 572–578; Minerals, phytic acid, 
tannin and rutin in buckwheat seed milling fractions / K. J. Steadman [et al.] // Journal of the Science 
of Food and Agriculture. 2001. Vol. 81 (11). №. 9. Р. 1097–1104; Групповой состав фенольных 
соединений, извлекаемых из плодовых оболочек гречихи посевной (Fagopyrum esculentum 
Moench) / Э. Р. Каримова, Э. Т. Ямансарова, О. С. Куковинец, М. И. Абдуллин // Вестник Башкирск. ун-та. 2011. Т. 16. № 4. С. 1167–1169. 
2Свешникова Е. С., Челышева И. А., Панова Л. Г. Использование отходов сельскохозяйственного производства для наполнения полимеров // Пластические массы. 2008. № 1. С. 29–31. 
10