乔阿基姆·穆图阿（Joackim Mutua）| 邓肯·姆布格（Duncan Mbuge）| 弗兰克林·姆维蒂（Frankline Mwiti）| 迈克尔·奥科思（Michael Okoth）
内罗毕大学工程、工艺与食品工程系，邮政信箱30197-00100，内罗毕，肯尼亚
**摘要**
背景
脱壳和碾米过程会对稻谷施加机械应力，这些应力不可避免地超过稻谷本身的强度，从而实现壳和糠的去除；然而，这些过程本身会导致稻谷破损，从而降低整粒米产量（HRY）。
**范围与方法**
利用VOSviewer软件，本综述分析了从Scopus、Web of Science、ResearchGate和Google Scholar数据库中检索到的全球稻谷脱壳和碾米趋势。研究评估了工艺参数和优化模型，识别了研究热点，并提出了提高HRY的研究方向。
**主要发现与结论**
脱壳和碾米过程受到稻谷的物理机械特性、机器参数、品种特性以及农艺实践的影响。在稻谷含水量为14–16%时脱壳效果最佳，在含水量为13–14%时碾米效果最佳，此时整粒米产量超过75%。关键操作参数（包括脱壳速度、冲击角度、脱壳速率、碾米轴转速、抛光时间和碾磨程度DOM）的最佳值分别为约35–40 ms-1、60°、2.9 ms-1、600-900 rpm、3分钟和9%。虽然施用镁（Mg）和保持稻谷均匀性可以提高碾米质量，但耐破损的品种显著提高了HRY，其中粳稻品种比籼稻和泰稻品种更耐破损。虽然商业白米的碾磨程度为8–12%时可以达到白米，但营养价值在4–7%时最高，而9.5%的碾磨程度则提供了最佳的烹饪和口感。未来的研究应整合人工智能技术、机器视觉、高光谱成像和近红外光谱技术来优化非破坏性加工过程。
**引言**
脱壳和碾米是连续且关键的产后处理步骤，可改善长粒稻的口感和消费者偏好的白度。为了减少经济损失，碾米厂会监控和控制这些工艺参数以提高碾米效率，该效率通过整粒米产量（HRY）来量化。全球95%的人口食用白米，使其成为仅次于小麦的第二大重要谷物（Abdeen等人，2025年）。脱壳过程去除外层壳（占稻谷重量的20%），得到糙米（占稻谷总重量的80%）；而碾米过程则去除糙米上的糠层（占稻谷总重量的6–7%）（Xu等人，2024年）。因此，脱壳和碾米过程分别涉及去除壳和糠，这两者合计约占稻谷总重量的25–28%（Olayanju等人，2021年）。根据Fei等人（2023年）的研究，并得到Chen等人（2023年）的证实，稻谷脱壳是通过磨料冲击力实现的，这是目前处理糙米的唯一标准方法。这一过程通过稻谷颗粒与壳之间的相对运动和摩擦来实现（Chu等人，2022年）。此外，通过糙米颗粒的相对摩擦滑动可以实现白米的碾磨（Yang等人，2021年）。
**稻米加工的单元操作**
包括脱壳、碾米（抛光）、分选、分级和去石。糙米碾磨（也称为美白或抛光）是区分糙米和白米的唯一单元操作。因此，白米的物理机械特性，特别是破损率，决定了其市场接受度、定价以及消费者对碾磨后质量的感知。脱壳和碾米显著影响收入，因为破损率高的稻谷部分市场价格比完整稻谷低40%（Lyman等人，2013年）。均匀去除稻壳和糠层显著提升了消费者对稻米质量的认知及其经济价值；然而，许多研究者报告称，脱壳和糙米碾磨过程中的冲击应力会导致稻谷破损（Liu等人，2024年；Mihretu，2025b）。这一过程中施加的冲击力和摩擦力会导致低质量稻谷破损。因此，HRY仅指碾磨后仍保持完整颗粒形态的稻米部分，或至少占原始糙米质量的75%（Bunna等人，2019年）。Nalley等人（2016年）报告了碾磨和抛光后稻米颗粒大小的三个等级，以原始大小的百分比表示：整粒米（>75%原始大小）、大破损（25–75%原始大小）和小破损（<25%原始大小）。此外，当白米颗粒大小超过原始大小的75%时，被认为是HRY（Clarke，2024年）。
**研究方法**
研究人员长期以来一直通过反复实验来研究稻谷颗粒的特性、去糠机制和碾米机配置，以优化操作参数、设置和碾磨条件。然而，由于理论和实验方法的局限性，颗粒级和整体稻谷破损的机制以及碾磨过程中的剪切响应仍不甚明了。因此，完全消除破损稻谷产品一直是一个挑战。此外，在完全封闭的碾磨系统中获取关于摩擦、磨料作用和协同去糠过程的详细微观信息也颇具难度。一些研究评估并报告了加工参数的影响、它们之间的因果关系及其对碾米过程中整粒米产量的影响（Abdeen等人，2025年；Olayanju等人，2021年）。因此，影响脱壳、碾米均匀性和整粒米产量的复杂颗粒参数、工艺变量和复杂条件仍不清楚。稻米加工文献中还存在一些未解决的关键问题，例如碾磨和抛光过程中营养损失的不同结果。尽管多项研究报告称营养价值大幅下降（通常在70–80%范围内），但这一估计的依据在文献中并不一致。这些差异源于多种相互作用因素，例如稻谷内核中营养素的高度不均匀分布，大多数微量营养素、纤维和生物活性化合物集中在糠层和胚芽层。因此，营养损失的程度很大程度上取决于碾磨程度（DOM）和去除的谷物部分，这在不同的加工系统和研究中有所不同。此外，收获后的处理和干燥条件也会引入显著变异性。例如，不利干燥条件或高水分梯度会导致碾磨过程中稻谷大量破碎，从而增加营养损失。这表明稻谷干燥条件和碾磨强度共同决定了最终整粒米产量和营养特性。此外，碾磨后“营养价值”的定义和测量方法的不同也导致了结果的不一致性。一些研究基于个别微量营养素，而另一些研究则关注综合指标来报告碾磨质量的定性营养属性，这使得结果难以直接比较。此外，营养生物利用度的变化往往与成分的绝对损失混淆，导致对碾磨结果的过度概括解释。这些差异表明，由于碾磨过程中稻谷结构、加工强度和前后处理方式的共同作用，所报告的营养变化需要被视为条件依赖的结果，而非普遍适用的结果。因此，缺乏一个统一整合的框架来关联碾磨前稻谷条件、碾磨能量输入、营养分配行为和整粒米产量，表明了知识上的空白。
**结论**
抛光显著降低了白米的营养价值；但由于消费者对“质量”的认知，其市场需求更高。由于这些矛盾，优化碾磨参数以实现理想的整粒米产量成为一个复杂的多变量、以妥协为导向的优化过程。本文回顾了多项研究，评估了长粒稻的脱壳和碾米参数，旨在报告颗粒和各种碾米工艺参数对整粒米产量的交互影响。此外，本文还探讨了之前的建模工作和模拟研究，旨在建立预测最佳整粒米产量的模型。
**文献搜索与计量方法**
关于稻米加工的科学研究和已发表的文献从Scopus、Web of Science和Google Scholar中检索，并导出为RIS文件以便在VOSviewer中进行分析。利用文本挖掘搜索功能，从1994年至2026年间发表的1543篇英文期刊文章和会议论文中提取了与稻谷脱壳和碾米相关的最关键术语、变量和参数。
**建模与模拟**
稻谷脱壳和碾米过程的建模与仿真成为计量分析中的重要方法和突出研究领域。此外，一致性网络分析显示，仿真、建模与工艺性能指标（如颗粒破损、碾米效率和整粒米产量）之间存在密切关联。因此，越来越多地依赖计算仿真方法来阐明颗粒与机器之间的相互作用和工艺模型。
**新兴技术与未来方向**
稻米加工技术的进步为提高质量、整粒米产量和营养安全性带来了巨大潜力。新兴的脱壳和碾米技术提供了更准确的方法来评估整粒米产量、消费者属性和经济效益。同时，最新技术专注于提高脱壳和碾米效率、质量、自动化和可持续性。现代技术正在改变脱壳和碾米工艺。
**致谢**
本研究未获得外部资助或任何特定机构的资助。作者感谢所在组织的支持，并感谢该期刊的编辑和审稿人对论文审查的协助。
**作者声明**
作者声明没有已知的可能影响本综述的竞争关系或财务利益。
**未引用参考文献**
Ali等人，2023年；Bocalan Felizardo等人，2024年；Li等人，2023年；Li等人，2022年；Li等人，2025年；Oli等人，2014年；Sohail Pervez和Zakiuddin，2019年；Xu等人，2024年；Zhang等人，2022年。
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