Framework for scaling-up extraction processes in nutraceutical beverages: A simulation, techno-economic, and environmental analysis approach
Notice bibliographique
Résumé
The nutraceutical beverages market has increased in recent years, motivated by the increasing trend of consumers choosing food and beverages beneficial to health, mostly after the COVID-19 pandemic. Several researchers have proposed different formulations, where the combination of plants has been tested at the laboratory and pilot scales to maximize the desirable features of the beverages, including antioxidant capacity, anticarcinogens, and anti-inflammatory properties. Developing these products requires scaling-up from these scales to the industry one and, hence, identifying the criteria and/or parameters affecting process yield due to the transport phenomena associated with the scale increment. This work proposes a framework for scaling up solid-liquid extraction in a nutraceutical beverage process using available pilot plant data, combining brute-force and empirical scaling approaches. This framework provides an alternative for industries that have acquired equipment without considering the principles of similarity between the larger scale and the laboratory stage. Operating conditions are tuned to reach the product quality at the pilot level and the maximum beverage's antioxidant capacity. A techno-economic analysis of the production process and an environmental evaluation were performed, providing the basis for an effective scaling-up to the industry level. The scaling-up proved to be feasible, as the net present value of the process is $2018,000 with a payback time of 4.83 years; the major source of solid waste is the raw materials with a carbon footprint less than 0.205 MT eCO 2 due this process operates with temperatures lower than 100 °C. The circular economy indicators in this project were circular material usage rate and Waste Stream Recycling Rate. The Circular Material Usage Rate ranged from 16.7 % to 66.7 % depending on the composition of the cocoa husk in the raw material, and the Waste Stream Recycling Rate (%) ranged from 4.4 % to 5 % destined for composting development. The framework is designed to be applicable to other food production processes that encounter equipment constraints. It facilitates the evaluation of process yield and enables the simulation and analysis of economic profitability and environmental impact using circular economy indicators at an industrial/commercial scale. • Feasible scaling-up of solid-liquid extraction for a nutraceutical beverage process. • Operating conditions are tuned to reach the product quality. • The major source of waste is raw materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».