Keywords: procés, control, infraroig process, control, mid-infrared proceso, control, infrarrojo medio

Title in different languages: Monitoratge d'una fermentació alcohòlica a petita escala usant un espectròmetre ATR-FTIR portable i anàlisi multivariant Monitoring small-scale alcoholic fermentation using an ATR-FTIR portable spectrometer and multivariate analysis Monitorización de una fermentación alcohólica a pequeña escala usando un espectrómetro ATR-FTIR portable y análisis multivariante

Subject areas: Enologia Enology Enología

Confidenciality: No

Academic year: 2018-2019

Student: Schorn García, Daniel

Department: Química Analítica i Química Orgànica

Work's public defense date: 2019-06-21

Project director: Mestres Solé, Montserrat

Abstract: El monitoratge per metodologia clàssica de processos alimentaris, i en concret en la indústria enològica, fa que els possibles problemes que es puguin donar durant la fermentació suposin una pèrdua de qualitat del producte final i, per tant, una pèrdua econòmica. Per això, a dia d’avui s'intenten dur a terme mètodes de control amb tècniques analítiques ràpides, com és l'infraroig amb transformada de Fourier, durant el propi procés productiu. Aquesta metodologia de treball permet detectar problemes quan encara es poden solucionar, reajustant el propi procés sense pèrdua de qualitat en el producte final. En el present estudi, es duen a terme dos tipus de fermentacions, una en condicions normals i una altra amb una contaminació per bacteris làctics. El seguiment de les fermentacions es fa tant pels mètodes d’anàlisi estàndard (densitat, pH i anàlisi enzimàtica de l'àcid L-màlic) com mitjançant l’espectroscòpia ATR-FTMIR, fent servir després l’anàlisi multivariant de les dades obtingudes. L'objectiu és aconseguir una metodologia ràpida, econòmica i fàcil d’usar mitjançant un equip portàtil per a detectar contaminacions i monitorar el sistema. Diferents tècniques multivariants s'utilitzen en el present estudi: mètodes exploratoris, com l'Anàlisi de Components Principals (PCA); mètodes de regressió lineal, com la Regressió per Mínims Quadrats Parcials (PLS); i mètodes de classificació, com l'Anàlisi Discriminant per Mínims Quadrats Parcials (PLS-DA). Tot això, amb l’objectiu de controlar el procés de fermentació, predir els paràmetres de control bàsics i detectar la contaminació per bacteris làctics. Fermentation problems during winemaking decrease product quality and may cause important economic losses. Thus, more and more wineries are interested in incorporating quality-by-design strategies instead of postproduction testing. In this sense, early detection with fast analytical techniques, such as FTIR, could be advantageous because they would allow to detect unwanted situations an even ‘readjust’ the process on time and minimize rejects. In this study, fermentations under normal conditions and with lactic acid bacteria contamination were monitored with usual classical analytical techniques (density, pH and enzymatic analysis for L-malic acid). A strategy consisting on coupling ATR-FTMIR spectroscopy and multivariate analysis for fermentation process monitoring is proposed.. The aim was to develop a portable, rapid, easy-to-use and economic device to monitor fermentation and to detect deviations. Multivariate techniques such as exploratory methods (Principal Component Analysis), linear regression methods (Partial Least Squares Regression) and classification methods (Partial Least Squares Discriminant Analysis) were applied in order to control the whole fermentation process. Standard fermentation parameters were successfully predicted, and lactic acid bacteria contamination detected. La monitorización por metodología clásica de procesos alimentarios, y en concreto en la industria enológica, puede suponer que los posibles problemas que se den durante la fermentación supongan una pérdida de calidad del producto y por tanto una pérdida económica. Por ello, se intenta llevar a cabo hoy en día métodos de control durante el proceso con técnicas analíticas rápidas, como el infrarrojo de transformada de Fourier. Esta metodología de trabajo permite detectar problemas en un estado que pueda ser reajustado sin pérdida de calidad en el producto final. En el presente estudio, se llevan a cabo dos tipos de fermentaciones, una en condiciones normales y otra con una contaminación por bacterias lácticas. El seguimiento de las fermentaciones se hace tanto por metodología estándar (densidad, pH y análisis enzimático del ácido L-málico) como mediante espectroscopía ATR-FTMIR usando análisis multivariantes de datos. El objetivo es conseguir un equipo portátil, que además sea rápido, económico y fácil de usar para detectar contaminaciones y monitorizar el sistema. Se utilizan diferentes técnicas multivariantes en el presente estudio, métodos exploratorios, como el Análisis de Componentes Principales; métodos de regresión lineal, como la Regresión por Mínimos Cuadrados Parciales; y métodos de clasificación; como el análisis discriminante por mínimos cuadrados parciales. Todo ello con el objeto de controlar el proceso de fermentación, pero también predecir los parámetros de control básicos y detectar la contaminación por bacterias lácticas

Subject: Enologia

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Anglès

Education area(s): Begudes Fermentades

Title in original language: Monitoring small-scale alcoholic fermentation using an ATR-FTIR portable spectrometer and multivariate analysis

Creation date in repository: 2021-03-25