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Hernandez, Manuel RodriguezAutor o Coautor

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29 de septiembre de 2024
Publicaciones
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Artículo

Framework for scaling-up extraction processes in nutraceutical beverages: A simulation, techno-economic, and environmental analysis approach

Publicado en: Food And Bioproducts Processing. 147 544-553 - 2024-09-01 147(), DOI: 10.1016/j.fbp.2024.08.010

Autores:

Gonzalez, Y; Zea, F; Espinoza, A; Galatro, D; Pilozo, G; Angulo, W; Hernández, MR; Urrucsaca, J; Muzzio, M; Rendón-Morán, M; Manzano, P
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Afiliaciones

Escuela Super Politecn Litoral ESPOL, Ctr Invest Biotecnol Ecuador, Campus Gustavo Galindo Km 30-5 Via Perimetral, Guayaquil, Ecuador - Autor o Coautor
Escuela Super Politecn Litoral ESPOL, Fac Ciencias Nat & Matemat, Campus Gustavo Galindo Km 30-5 Via Perimetral, Guayaquil, Ecuador - Autor o Coautor
Escuela Super Politecn Litoral ESPOL, Fac Ciencias Vida, Campus Gustavo Galindo Km 30-5 Via Perimetral, Guayaquil, Ecuador - Autor o Coautor
Pontificia Univ Catolica Ecuador, Escuela Ciencias Matemat & Fis, Fac Ciencias Exactas & Nat, Lab Quim Computac, Ave 12 Octubre 1076,Apartado 17-01-2184, Quito, Ecuador - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Chem & Environm Engn, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Toronto, Dept Chem Engn & Appl Chem, Toronto, ON, Canada - Autor o Coautor
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Resumen

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 solidliquid 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 degrees 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.
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Palabras clave

Circular economyNutraceutical beveragePolyphenolProcess simulationScaling-upTechno-economic-environmental analysiTechno-economic-environmental analysisWaste

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Food And Bioproducts Processing debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Food Science.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-12-19:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 38.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 44 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 1.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 2 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Canada; Ecuador.

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Reconocimientos ligados al ítem

The authors would like to thank ESPOL (Escuela Superior Politecnica del Litoral) , as well as the German-Ecuadorian Research Cooperation Program on Biodiversity and Climate Change (CoCiBio) , organized by the Deutsche Gesellschaft fur Internationale Zusammenarbeit (GIZ) , German Academic Exchange Service (DAAD) , National Institute of Biodiversity (INABIO) , and Ecuadorian Ministry of Environment, Water and Ecological Transition (MAATE) , as part the project "Production of a Beverage with Nutraceutical Properties and a High Potential for the Prevention of Metabolic Syndrome".
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