Stratégies de contrôle en temps réel de la production d’arômes en fermentation œnologique – STARWINE

Depuis quelques années, les consommateurs recherchent des vins de plus en plus fruités. Par conséquent, dans un contexte de forte compétition internationale, l’industrie vitivinicole française a besoin de solutions pour augmenter les qualités aromatiques de ses vins pour maintenir sa compétitivité et conquérir de nouveaux marchés.
Pour répondre à cette question, l’objectif global du projet de recherche STARWINE est de contrôler l’arôme fruité des vins grâce au développement de stratégies innovantes de contrôle en temps réel du procédé fermentaire œnologique, en utilisant un modèle mathématique prédictif. Ce but sera atteint grâce à la mise en place d’une approche multidisciplinaire basée sur les compétences scientifiques suivantes : gestion de bioprocédés, étude du métabolisme de la levure, conception de plan d’expérience, modélisation de bioprocédés, développement de stratégies de contrôle et mise en place de capteurs.
L’azote et la température sont les principaux paramètres influant sur la synthèse des arômes, mais leur contribution relative et leurs interactions n’ont jamais été évaluées. A ce jour, les viticulteurs ne disposent pas de méthode pour suivre et ajuster ces paramètres au cours du procédé. Pour répondre à ce besoin, la première partie du projet, réalisée à l’échelle laboratoire, permettra de déterminer l'impact sur la production d'arômes d'une gestion combinée : (1) des ajouts d’azote en cours de fermentation et (2) des profils anisothermes de température. Les données obtenues seront utilisées d’une part pour mieux comprendre la physiologie de la levure et d’autre part pour construire un modèle mécanistique (représentatif des principales réactions du métabolisme levurien). Sur la base de ce modèle mathématique, une stratégie de contrôle en temps réel sera proposée et validée à l’échelle laboratoire en utilisant un outil de laboratoire basé sur un équipement de CPG (chromatographie en phase gazeuse) en ligne.
En parallèle de cette première partie, nous évaluerons les performances d’un capteur physique basé sur la spectrométrie photo-acoustique pour tester la faisabilité industrielle d’un suivi en ligne des arômes fermentaires. A la fin du projet, l’ensemble des résultats obtenus – à l’échelle laboratoire et avec le capteur physique – sera intégré pour évaluer la pertinence de cette stratégie de contrôle en conditions industrielles.
Le projet STARWINE contribuera au renouvellement de l'industrie vitivinicole grâce à l'optimisation du processus de production du vin et à l'adaptation aux exigences des consommateurs. L’objectif n’est pas de maximiser la teneur finale en arômes dans les vins mais d’atteindre un profil aromatique prédéfini grâce à un ajustement constant des paramètres de contrôle au cours du procédé fermentaire. Une telle gestion de la fermentation sera très novatrice car, en utilisant la loi de contrôle en temps réel développée dans STARWINE, il sera possible, pour un vigneron, de définir son propre « style » de vin et de s'adapter aux exigences des consommateurs.
Par conséquent, le projet STARWINE peut être considéré comme une preuve de concept (1) de la mise en œuvre de nouveaux dispositifs de suivi en ligne, (2) de stratégies innovantes pour une meilleure gestion des arômes dans les caves œnologiques et (3) de contrôle en temps réel des processus de fermentation utilisant des microorganismes. Les concepts et méthodes développés dans ce projet seront assez génériques pour être appliqués, après adaptation, à d’autres bioprocédés.