《Sustainable Food Technology》：Material efficiency technologies in the food and beverage industryOpen Access
美国食品饮料（F&B）部门是制造业国内生产总值的重要贡献者，在支撑大量就业与经济活动的过程中，对土地及水资源施加显著压力。该行业同时面临日益增长的期望，需在维持成本竞争力的前提下平衡资源密集型运营。食品饮料价值链各环节的物料低效，尤其在原料利用与产品损失/废弃方面，导致巨额经济损失与资源耗竭。因此，食品饮料部门亟需采用解决方案与措施以避免食物浪费、降低原料消耗，并将废弃物转化为高附加值产品。本研究系统梳理了食品饮料部门可用的各类技术解决方案，聚焦两个核心研究问题：一是食品饮料部门中可降低物料使用、实现废弃物高值化的中高技术成熟度等级（TRL）技术或措施有哪些；二是其商业化部署的障碍是什么，以及需要哪些针对性的研发工作以克服障碍并加速规模化应用。研究成果旨在支撑循证决策、引导战略投资，助力利益相关方提升食品饮料部门的韧性与竞争力。
1. 引言
食品饮料（F&B）部门是美国制造业国内生产总值第三大贡献者。该行业处理易腐且对污染敏感的原料，任何低效都可能转化为显著的产品损失。这类物料低效不仅削弱盈利能力与供应链稳定性，还在国家层面加剧资源耗竭与食物浪费。同时，该部门对土地与水资源利用、就业及整体经济活动具有直接影响，因此面临平衡资源密集型运营与成本效率的迫切压力。核心策略之一是优化从采购、加工、包装到分销全生产链的原料利用。采用物料效率技术对提升资源利用率、减少食物浪费、增强行业竞争力至关重要。
食物浪费会导致生产损失产品所投入的资源、能源、水及劳动力的间接损失，其影响具有深远性：生产者直接承担经济损失，同时引发上下游营养污染——上游浪费原料、化肥等农业投入品，下游食物废弃物分解释放氮、磷，导致富营养化。美国食品制造与加工设施每年产生约1.45亿吨食物损失与浪费（FLW），另有约8100万吨FLW发生在制造阶段之后，其中食品零售占39%、餐饮服务占21%、家庭消费占40%。制造业中仅约5%的FLW最终被处置（填埋或焚烧），但零售与居民等下游部门处置率显著更高。食物已成为美国城市固体废物（MSW）填埋场中占比最高的单一物料，2018年占填埋输入量的24%以上，这类模式共同驱动上游营养与资源损失及下游废水负荷。
美国食品系统约占全国淡水取用量的28%，反映出酿造、蒸馏、巴氏杀菌、碳酸化等食品饮料工艺的高耗水特性。尽管提升物料效率的需求明确，但该领域解决方案仍呈碎片化：现有研究多聚焦食物废弃物高值化、副产品再利用等特定资源效率策略，且多局限于细分领域，缺乏从技术成熟度、跨行业适用性、新兴方案采纳障碍等维度的综合评估，难以结合经济与制度现实对物料效率创新与措施的采纳挑战进行细致分析。
本研究通过系统评估食品饮料行业物料效率技术填补上述空白，按技术成熟度、价值链功能角色、商业化障碍对新兴、成熟及未充分利用的解决方案进行分类。技术成熟度等级（TRL）评估遵循美国国家航空航天局（NASA）的标准化框架，采用1-9级量表：1-3级为早期研究阶段，4-6级为开发与验证阶段，7-9级为从示范到成熟商业化部署阶段。评估同时结合技术效益与TRL，所有评估方案均需符合食品饮料行业的监管与运营要求（如安全卫生标准）。例如，生产可再生天然气（RNG）或沼气的消化器TRL为8-9，已在乳制品、家禽及饮料加工设施中测试与应用，用于现场供能或外输。
研究基于同行评审文献与美国能源部“更好工厂”计划的行业合作伙伴反馈，评估各类技术、效益及实施挑战，识别加速技术采纳的关键研发需求，最终为致力于构建韧性、资源高效型食品饮料行业的利益相关方提供政策参考、投资引导与决策支撑。
2. 物料效率
2.1 物料效率创新
本研究中的物料效率指通过优化资源利用，在最小化环境负担的同时最大化原料产生的整体价值。“价值”采用广义社会视角，涵盖经济回报、营养效用（即物料保留在食品系统内）及减少资源消耗与废弃物产生等环境效益。物料效率创新具有协同效应，单一干预可同时提升多维度绩效：在增加原料价值回收的同时，减少废弃物产生、降低处置需求，部分情况下还可降低下游加工对原生原料、水及能源的需求。这类协同效应可通过物料得率、副产品回收率、单位原料废弃物减量或经济价值增量等指标，与传统副产品管理方案（如土地施用、动物饲料）进行对比衡量。
2.2 物料效率的重要性
食品饮料部门的物料效率尤为重要，因为FLW贯穿整个食品供应链，而非仅存在于单一生产或消费环节。研究团队的近期分析表明，食品系统的能源使用分布于多个供应链阶段，减少FLW是跨领域的核心策略，可从源头降低食品生产、运输、加工及分销的总量。因此，物料效率是战略优先级议题，而非单纯的废弃物管理问题。美国环保署（EPA）的“废弃食物分级体系”将源头减量及高值回收路径置于处置之上，因为预防FLW可保留食品生产嵌入的资源。任意环节的干预均可减少累积损失，延长物料在高值用途中的留存时间，提升行业整体经济绩效。
不同高值化路径可能侧重价值的不同维度：部分路径最大化经济回报，部分优先保障食品级应用。“高值化”为广义概念，指从废物流中回收有用产品、功能或效益；“升级回收”为相关但更窄的概念，特指将废弃物转化为功能、营养或经济价值高于原残余流或其传统用途的产品。物料效率创新超越传统路径，涵盖通过精准分选、酶解回收等先进处理技术，将副产品升级回收为功能性高附加值成分。
2.3 技术筛选方法
本研究首先通过广泛文献综述梳理食品饮料供应链适用的候选技术，随后采用多准则筛选框架进行评估。框架包含6项评估指标：场地级废弃物减量影响（AC1）、循环经济影响（AC2）、废弃物附加值（AC3）、EPA废弃食物分级体系符合度（AC4）、物料效率之外的协同效益（AC5）、场地级经济影响（AC6）。其中AC1、AC2、AC3、AC6采用0-5分评分，对应影响从低、中低、中、中高到高；AC4依据EPA废弃食物分级体系赋分0-6分，分值越高表明与优先废弃物管理路径的契合度越高。总分≥15的技术入选详细评估清单，后续章节将从TRL、效益及采纳障碍维度展开分析。
3. 物料效率技术与措施
3.1 食物废弃物利用路径
食物废弃物产生后，物料效率的核心目标是从中提取最高价值，但需权衡经济价值与可持续性效益。例如，部分高值化路径（如生物能源生产）可带来即时经济或运营效益，但相较于营养回收路径，其整体社会价值更低。因此，路径选择需结合经济可行性与环境绩效，符合EPA食物回收层级等政策框架。
美国约三分之一的收获食物未售出或未被食用，既反映显著浪费，也体现资源回收的潜在空间。EPA食物回收层级是广泛认可的框架，按优先级排序管理路径：优先保留人类食用用途，其次为动物饲料、工业利用、能源生产及最终处置。本研究以该层级为组织基础梳理主要食物废弃物高值化路径，并非重构框架，而是从技术成熟度与实施效益维度对各路径进行延伸分析，构建支持高效食品饮料系统的创新评估框架。
3.1.1 动物饲料
2019年，美国约34%的食物废弃物被转化为动物饲料，该模式已融入多数农业系统，近30%的牲畜饲料来自食物加工剩余或副产品。通过将营养丰富的废物流转化为牲畜饲料，可回收嵌入的营养价值，替代传统饲料投入，降低养殖户饲料成本。食物转饲料转化的TRL因处理类型而异：脱水、干燥、制粒等成熟物理处理技术TRL为9，已实现商业化应用以稳定食物废弃物；昆虫生物转化、微生物发酵等新兴生物工艺TRL为6-8，处于中试至示范阶段，可更高效分离蛋白质、脂质及纤维以满足牲畜营养需求。尽管存在监管障碍与物流复杂性，多项研究与试点项目证实饲料再利用策略的环境优势，呼吁更广泛推广。
3.1.2 能源生产
当无法用于动物饲料（如受污染或营养不适宜）时，食物废弃物可通过生物或热化学过程转化为能源。厌氧消化（AD）是成熟的生物方法，微生物在缺氧环境下降解有机废弃物，产生沼气与营养丰富的消化液，适用于果皮、乳制品残渣等高湿废弃物，兼具能源与营养回收效益。焚烧、气化、热解等热处理技术TRL为8-9，可将食物废弃物体积减少90%，产生热量或电力满足现场能源需求，但相较于食物或饲料再利用，其物料经济价值回收较低，因此在废弃物管理优先级中排序靠后。
3.1.3 土地施用
食物废弃物可作为土壤改良剂提升土壤健康、闭合营养循环、降低化肥依赖，包括废弃物直接土地施用（TRL 9）、堆肥、蚯蚓堆肥及厌氧消化液土地施用。例如，威斯康星州食品制造商将60%以上的食品副产品进行土地施用。同时，上游干预（如预计无法销售的剩余作物不收获）可作为预防措施，减少废弃物进入供应链前的产生量，降低下游处理需求。堆肥与消化液可将营养与有机碳返还农田，提升土壤肥力。
3.1.4 好氧堆肥与蚯蚓堆肥
好氧堆肥是广泛应用的技术，可将食物废弃物转化为稳定的有机土壤改良剂，相较于厌氧消化，其提升土壤保水能力的效果更优，且可向土壤输入更稳定的有机碳，长期提升土壤肥力，有效替代合成化肥。例如，旧金山市政堆肥项目每日处理超500吨有机废弃物，供当地农场作为肥料使用。蚯蚓堆肥（利用蚯蚓如赤子爱胜蚓分解食物废弃物）TRL为8-9，可产生营养丰富的蚯蚓粪。从田间施用、农场废弃物预防到堆肥，这些策略可将食物废弃物中的营养与有机碳循环回农业土壤。
3.2 食物废弃物高值化制备高值产品
通过各类新兴技术，食物废弃物可转化为高值产品或生物基工业材料。2019年，美国约230万吨（约3.5%）废弃食物被转化为生物基材料，包括包装用纤维、生物塑料、用于肥皂、生物柴油及化妆品的油脂。这种“生物精炼”模式不仅可减少有机废弃物填埋，还可创造额外收入流。高值化路径包括生物塑料、天然色素、功能性食品添加剂、替代蛋白、生物燃料、可食用膜与涂层、功能性生物活性成分、生物炭、水热炭、光生物反应器藻类培养、昆虫生物转化、酿酒与蒸馏废谷物回收、超临界CO2流体萃取等，各路径的技术成熟度、效益及研发挑战差异显著。
3.2.1 生物塑料
富含碳水化合物或油脂的食物废弃物可通过多种路径转化为生物塑料，其中微生物发酵利用食物废弃物衍生的挥发性脂肪酸或糖生产聚羟基烷酸酯（PHA）是主流路径。例如，混合餐厨垃圾可先发酵为乳酸，再供给贪铜菌积累PHA，积累量可达细胞干重的90%，经提取后可模塑为包装材料。其他路径包括发酵生产聚乳酸（PLA），或将废弃物衍生的淀粉与纤维共混制备可堆肥生物塑料薄膜。相较于化妆品色素、营养保健品等小众高值产品，生物塑料面向大容量包装市场，更适配市政与工业食物废弃物的持续供应规模，适合区域或工业级生物精炼系统。美国宾汉姆顿大学已开发出中试级食物废弃物制PHA工艺，产率约90%，可处理混合废弃物；Full Cycle Bioplastics等初创企业将工艺与堆肥设施共址，以竞争性成本生产PHA，展现出在原料供应、加工基础设施与终端市场需求匹配前提下的规模化潜力。
3.2.2 天然色素
富含色素的食物废弃物（如果蔬皮、种子）可升级回收为天然色素，包括葡萄果渣或浆果皮中的花青素、胡萝卜或南瓜皮中的类胡萝卜素、甜菜废弃物中的甜菜红素等。提取通常采用溶剂萃取，辅以酶辅助萃取、亚临界流体等绿色技术避免 harsh 化学品。例如，酶辅助工艺可高效从黑果腺肋花楸或黑胡萝卜果渣中释放花青素。这类高值化色素可替代食品中的合成染料，响应健康与监管层面对人工添加剂的限制。美国法规将多种植物源色素列为免认证类别（如葡萄皮提取物、甜菜汁），只要符合纯度与安全标准，废弃物衍生的色素即可合规应用。
3.2.3 替代蛋白
替代蛋白（包括培养肉、植物基蛋白与微生物源蛋白）可高效将生物质转化为可食用蛋白，降低土地、水及饲料投入。该领域技术成熟度差异显著：植物基肉制品（大豆、豌豆、小麦等原料）TRL为8-9，已实现广泛商业化；昆虫养殖（蟋蟀粉、黄粉虫、黑水虻幼虫等）TRL为7-8，处于商业化早期增长阶段；培养肉（细胞基或实验室培育肉）TRL为5-6，进展迅速，2023年美国首次批准细胞培养肉产品上市，是该领域的重要里程碑。
3.2.4 生物燃料
高碳水化合物组分的食物废弃物（如过期烘焙食品、果蔬残渣、含糖饮料、淀粉类作物残余）可通过发酵转化为生物乙醇。生物乙醇整体TRL为7-9，但非粮木质纤维素生物质制备的生物乙醇因工艺复杂、成本较高，仍处于中试或示范阶段（TRL 6-8）。混合食物废弃物的厌氧消化可产生沼气或可再生天然气（RNG）；废弃食用油等富脂废物流可通过转酯化反应制备生物柴油；热化学路径（如热解、气化）可将残余食物废弃物转化为生物油与合成气，进一步加工为航空或重型运输用合成燃料。这些燃料路径形成互补：生物乙醇面向轻型车辆，RNG支撑公共交通，废弃物基柴油服务物流与航空领域，共同构成可持续废弃物与能源管理的规模化策略。
3.2.5 可食用膜、功能性生物活性成分与食品添加剂涂层
可食用涂层薄膜可同时减少传统塑料包装与食物浪费，薄膜可被产品一同食用或无害降解。食物废弃物中富含抗氧化成分、维生素、植物化学物等生物活性物质，可通过萃取纯化用于营养保健品、补充剂或功能性食品。例如，采用乙醇-水溶剂可从葡萄或橄榄果渣中高效提取抗氧化多酚；奶酪或零食棒表面的可食用膜可替代小型塑料包装；酪蛋白基可食用包装膜可通过混合乳蛋白、甘油与柑橘果胶制备；酶辅助萃取可释放废弃物纤维中结合的多酚，提升回收率；蓝莓果渣经简单机械压榨干燥后可作为高多酚面粉用于冰沙与烘焙产品。
3.2.6 生物炭
生物炭是通过热解获得的富碳固体，不同于原始有机土壤改良剂，其通过热化学过程制备，而非微生物分解与营养淋溶的产物。食物废弃物制备的生物炭矿物含量较高，施用于土壤后可缓慢释放营养，提升土壤保水能力与阳离子交换容量。康奈尔大学的试点生物炭装置是美国同类最大设施，已成功将校园食物废弃物与其他有机物炭化，用于土壤改良。分散式生物炭系统可在现场处理食物废弃物（如社区热解装置处理本地厨余），产物用于社区花园或农田，部分城市已探索该模式。蒙大拿州的案例显示，学校食堂废弃物经干燥热解制备的生物炭用于校园花园，既传授可持续理念，又实现了物质闭环。
3.2.7 水热碳化制备水热炭
与通常需要干燥原料的生物炭不同，水热炭可直接以食物废弃物、污泥、消化液等高湿残余物为原料，通过水热碳化（HTC）制备。HTC是在180-250°C、自生压力下的亚临界水热化学过程，原料经历水解、脱水、脱羧与聚合反应，生成富碳固体（水热炭）、工艺液体与少量气体组分。相较于生物炭，水热炭碳化程度较低，保留更多含氧表面官能团。近期研究表明，食物废弃物制备的水热炭可提升湿有机残余物的燃料特性，提高能量密度，缓解原生易腐废弃物的处理难题，还可作为吸附剂去除污染物，以及具有农艺潜力的土壤改良剂。目前HTC制备水热炭的TRL为5-7，针对生物废弃物与污泥流的 pilot 级反应器已开发，但面向异质性食物废弃物系统的广泛商业化部署仍有限。
3.2.8 藻类生物量光生物反应器
利用食品加工营养废水的微藻培养是新兴资源回收路径，将食品饮料加工的营养废液作为藻类生物量生长的培养基。培养可在开放藻类塘或光生物反应器中进行：开放塘TRL为6-8，结构简单、成本低，适合大规模废水处理；光生物反应器TRL为4-7，可精准控制光照、温度、气体传递与污染，更适合高值生物量生产。该技术兼具营养回收、有机负荷削减与藻类生物量生产效益，生物量可用于生物能源、生物肥料、生物刺激素及其他生物基产品，部分情况下可作为脂质、色素或蛋白质的提取原料。
3.2.9 有机废弃物昆虫生物转化
昆虫生物转化利用黑水虻幼虫（BSFL）将食物废弃物转化为有价值的生物降解副产品，主要产物包括富含蛋白与脂质的幼虫生物量、可用作土壤改良剂的虫砂，以及减量后的残余废物流。其核心优势是同步处理有机废弃物与回收市场化产品，是极具潜力的循环经济路径。BSFL生物转化的TRL为6-8，核心转化工艺在部分废弃物转饲料应用中已实现商业化，但面向食物废弃物特异性及更高值产品的路径成熟度仍不均一。
3.2.10 超临界CO2流体萃取（SFE）
SFE-CO2是利用超临界点（约31°C、73.8 bar）以上CO2的分离工艺，此时CO2兼具类气体传输特性与类液体溶剂特性，可通过压力、温度及助溶剂调控萃取选择性。其低温操作、溶剂残留低、有机溶剂使用少、热敏性化合物保留率高的特点，使其在食品、营养保健品、医药及化妆品的高值、质量敏感产品应用中优势显著，咖啡脱咖啡因是最成熟的商业化案例。该技术TRL为7-9：脱咖啡因工艺TRL为9，而生物活性物质萃取等新兴应用因规模化与经济性限制，TRL为7-8。
3.2.11 酿酒与蒸馏废谷物回收
废谷物回收是啤酒厂与蒸馏厂（尤其是精酿啤酒厂）处理酿造副产品的技术，传统上主要用作动物饲料（TRL 7-9）。随着本地精酿啤酒厂数量增长，邻近农场作为废谷物消纳端的匹配难度提升，推动了从高值化合物（蛋白质、纤维、抗氧化剂）提取的新路径开发。废谷物营养与生物活性成分丰富，可用于生产烘焙产品、意面、谷物棒、肉制品（汉堡、香肠、鸡块）、果汁、冰沙及各类肉类替代品。
3.3 供应链全流程预防与监测技术
废弃物高值化至关重要，但物料效率的最高优先级是从源头避免FLW产生。技术创新覆盖从农场到消费者的全供应链，核心技术与措施包括早期病虫害检测、激光除草、智能包装与货架期监测、冷链优化、先进酶处理、超高压加工（HPP）延长货架期等。
3.3.1 初级生产干预
农场阶段的病虫害精准预测可减少收获前损失。基于气象数据与害虫生命周期的病虫害预测模型可提前预警虫害，支撑靶向作物保护措施。度日模型、病虫害预报系统、无人机胁迫测绘等田间监测工具TRL为7-9，已广泛应用于多种作物系统。生物传感器、机器视觉病虫害识别等新兴方案可实现作物胁迫或局部虫害的早期检测。物联网传感器通过土壤水分与温度数据支撑美国中西部农户采取抗旱防虫预防措施；预测模型与机器学习算法可预报作物病害，帮助农户在单季减少25%的损失。Carbon Robotics的LaserWeeder是成熟技术，通过高分辨率相机、计算机视觉与激光实时识别并杀灭杂草，无需化学品与土壤扰动，可降低80%的除草成本，减少人工除草、除草剂采购施用及部分机械耕作环节。
3.3.2 储存与分销监测
收获后的储存与分销环节需维持最优条件以防腐。物联网传感器、声学传感器、冷链数据记录仪与CO2监测仪已部署于粮仓与仓库，支撑及时干预，保障食品质量与货架期。世界经济论坛报告显示，零售制冷系统的物联网温度监测使相关食物损失减少40%。沃尔玛在冷藏车与仓库部署温度传感器的案例显示，传感器连接云端监测系统，可实时调节温度，并在存储条件偏离最优范围时自动向工作人员发送警报，有效降低腐败率。
3.3.3 零售创新
零售环节可通过优化库存管理与卫生监测减少FLW。快速微生物表面或产品检测可预防污染相关腐败事件。AI驱动的需求预测与自动订货系统可更精准匹配供需，避免过量库存导致的过期浪费。冷链优化技术（TRL 7-9）提升运输环节的环境控制，保障食品质量。智能包装是新兴领域，时间-温度指示标签或监测新鲜度的RFID标签（TRL 6-7）已应用于部分高值产品。
3.3.4 超高压加工（HPP）延长货架期
HPP是冷巴氏杀菌技术，可延长食品货架期，在保留食品营养价值、感官特性与杀灭病原微生物方面优势显著。该技术可可靠延长肉类、乳制品、饮料、海鲜等冷藏食品的货架期，保留新鲜品质，是工业领域成熟技术（TRL 7-9），适用于易腐、高值、冷藏或冷藏的轻度加工食品。作为非热工艺（通常低于20°C），HPP最适合终产品或近终产品处理，可保留热巴氏杀菌会破坏的天然色泽与新鲜风味。
3.3.5 消费者层面减废工具
消费者层面的食物浪费主要源于过量采购、误读日期标签或储存不当。智能厨房电器、智能食品标签与份量感知膳食规划可应对这类问题。美国消费者已受益于智能冰箱技术，设备可提醒食品临期，或基于现有食材推荐食谱，通过传感器与AI跟踪存储食品货架期，辅助膳食规划以减少浪费。延长货架期的相关技术（如配方优化、加工工艺、包装创新）也受到关注。美国“2030食物损失与浪费冠军”计划支持多项货架期延长倡议，例如某美国食品科技初创企业开发的活性包装解决方案，在生鲜农产品包装材料中添加天然抗菌剂，可将货架期延长50%，同时保持食品新鲜与营养。
3.3.6 消费后废弃物分选与升级回收
即使食物废弃物被丢弃，技术仍可优化处理方式以支撑资源回收。精准分选系统（TRL 7-9）利用高光谱成像与机器学习将食物废弃物与包装或其他垃圾分离。先进酶处理（TRL 6-8）为从废物流中回收蛋白质、抗氧化剂与生物活性物质提供了新路径。例如，美国能源部与食品科技公司的合作开发了可分解食物废弃物为生物活性化合物的酶，柑橘皮、葡萄果渣、番茄皮的高值生物活性物质提取已在美国多地开展中试。Full Harvest、Imperfect Foods等美国企业通过回收原本被丢弃的农产品，升级转化为新食品产品或配料，推动食物废弃物的创新循环经济模式。
3.4 生产得率提升
本部分聚焦食品饮料加工过程中通过减少浪费提升生产得率的技术创新，包括超声辅助萃取、微波辅助萃取、膜分离/过滤系统、水培技术、工业物联网（IIOT）驱动的AI/ML过程优化、预测控制与数字孪生技术等。
3.4.1 超声辅助萃取（UAE）
UAE在食品、营养保健品、医药及相关生物产品领域的植物与食品基质天然产物回收中应用价值显著。其利用高频声波产生声空化效应，破坏细胞结构，提升萃取过程中的溶剂渗透与传质效率，可大幅缩短萃取时间、减少溶剂用量，且在相对温和的温度下操作，有利于保留热敏性生物活性物质。目前工业化商业化仍有限，TRL为7-8。
3.4.2 微波辅助萃取（MAE）
MAE目前TRL为6-7，利用微波能量对样品-溶剂体系进行体积加热，加速传热与传质，促进目标化合物从基质中快速释放。该技术可显著缩短萃取时间、降低溶剂消耗，且得率较高、生物活性保留良好，适用于食品、医药、化妆品及分析领域，尤其适合从生物质与农工业残余物中高效回收高值天然化合物。
3.4.3 膜过滤系统（微滤、超滤、纳滤与反渗透）
膜过滤系统TRL为7-9，可从传统认知的废弃产物流中回收高值组分，降低浓缩过程的能量强度，且易于根据生产需求规模化。例如，乳制品与果汁生产中的微滤与超滤技术可用于澄清与除菌，减少产品损失；啤酒厂近期开始采用纳滤与反渗透技术进行脱醇，开发新产品与副产品。这类工艺还可减少食品饮料加工产生的废水。
3.4.4 工业物联网（IIOT）驱动的AI/ML过程优化、预测控制与数字孪生技术
食品饮料制造商正逐步采用IIOT赋能的过程优化技术（TRL 7-8），通过预测控制与数字孪生提升得率、减少浪费。工业4.0技术可实现更高程度的过程优化，提升得率与排产灵活性，通过多目标优化强化质量控制，同时支撑能源与成本节约。但其应用仍面临数据质量、高保真模型缺失、与 legacy 系统集成复杂、网络安全与数据保护风险、从业人员技能不足等挑战。
