Ultrasound researches of starch swelling in water


  • Ninel FOROSTYANA Kyiv National University of Trade and Economics
  • Sergiy BAGLIUK National University of Food Technologies (Kyiv)
  • Mykhailo LAZARENKO National University of Food Technologies (Kyiv)


extruded starch, ultrasound methods of research, echo impulse, kinetics of the starch swelling


A lot of different biologically active substances and additives are used in the modern nutrition. Modified starch has the status of food additives according to the Codex Alimentarius.
The application of different methods of native starch processing enables to alter its structure and properties significantly. One of these properties is hydrophilicity. Starches with modified hydrophilic properties form a large group of modified starches that tend to swell.
The composition of the feedstock, the physical structure of dried and powdered starch, particle size after grinding, its porosity, thickness of the dried film paste affect on the properties of starches to swell.
The aim of the research is to determine the optimal concentration of starch in water for the development of sustainable technologies of food concentrates of fast preparation, which are based on the extruded starch raw materials.
The object of the research is extruded potato and wheat starches.
Research was conducted at medium and high frequencies on ultrasound installation US-12-EM, which enables to measure the change of wave absorption depending on the concentration of the solvent.
Attenuation of sound waves during swelling of the extruded potato and wheat starches in water at 18 °C was investigated. Thus kinetics of the starch molecules swelling in water was traced. Amount of solvent (water) is changed from 20 to 4 mass fractions relatively to starch. The authors researched dependence of ultrasonic wave absorption on the concentration of starch in solution for determining the optimal ratio of solvent and starch.
Descending curve of ultrasonic wave absorption for solution of extruded potato starch can be divided into three zones. Zone III is characterized by the complete swelling of starch particles in water, which are in a suspended state considering its large number while their molecules are placed far apart from each other (value between starch and water is more than 1 : 16). Swelling particles begin to touch each other in zone II (the ratio is from 1 : 12 to 1 : 16), and grains begin to stick with each other due to the lack of solvent at high concentrations of starch in zone I (ratio less is from 1 : 12).
Similar areas for wheat starch were determined too. Zone of nonlinearity is in the range of concentrations that correspond to the optimal ratio between starch and water 1 : 15 and 1 : 18 respectively for solutions of potato and wheat starches. Thus using ultrasound research for swelling process of extruded products is appropriate to identify optimal concentration of starch in water.

Author Biographies

Ninel FOROSTYANA, Kyiv National University of Trade and Economics

candidate of pedagogical sciences, assistance lecturer

Sergiy BAGLIUK, National University of Food Technologies (Kyiv)

candidate of  physical and mathematical sciences, assistance lecturer

Mykhailo LAZARENKO, National University of Food Technologies (Kyiv)

candidate of  physical and mathematical  sciences, assistance lecturer


Андреев Н. П. Основы производства нативных крахмалов / Н. П. Андреев. — М. : Пищепромиздат, 2001. — 281 с.

Ліпєц А. А. Технологія крохмалю та крохмалепродуктів / А. А. Ліпєц. — К. : РВЦ НУХТ, 2003. — 164 с.

Кобилінська О. В. Розроблення раціональних технологій харчоконцентратів швидкого приготування на основі екструдованої крохмалемісткої сировини : дис. ... канд. техн. наук : 05.18.01 : захищена 04.10.00 : затв. 08.11.00 / О. В. Кобилінська. — К., 2000. — 147 с.

Літвак В. В. Порівняльна оцінка властивостей деяких видів крохмалю та їх вплив на якість хлібних виробів / Літвак В. В., Лісовська Д. П., Грабовська О. В. // Цукор України. — No 4 (64). — 2011. — С. 48—54.

Штангеєва Н. І. Дослідження ефективності способів фракціонування крохмалю і аналіз отриманих продуктів / Штангеєва Н. І., Майданець О. М., Гордійчук Н. І. // Наукові пр. НУХТ. — 2007. — No 20. — С. 5—8.

Уханова А. В. Дослідження впливу електромагнітного поля НВЧ на процес окислення крохмалю пероксидом водню / Уханова А. В., Парняков О. С., Гордійчук Н. І. // Цукор України. — No 1. — 2008. — С. 34—36.

Грабовська О. В. Дослідження реологічних характеристик клейстерів окисленого крохмалю / Грабовська О. В., Парняков О. С., Ковалевська Є. І. // Наукові пр. НУХТ. — 2010. — No 32. — С. 75—77.

Мельник О. Ю. Дослідження технологічних властивостей модифікованих крохмалів і доцільність їх використання при виготовленні харчових концентрацій швидкого приготування : дис. ... канд. техн. наук : 05.18.01 : захищена 19.10.05 : затв. 15.12.05 / О. Ю. Мельник. — К., 2005. —163 с.



How to Cite

FOROSTYANA Н., BAGLIUK С., & LAZARENKO М. (2012). Ultrasound researches of starch swelling in water. "INTERNATIONAL·SCIENTIFIC-·PRACTICAL·JOURNAL·COMMODITIES·AND·MARKETS", 14(2), 62–69. etrieved from https://journals.knute.edu.ua/commodities-and-markets/article/view/1436