Desarrollo de sensores para la monitorización en tiempo real de la fermentación del vino

El vino sólo puede ser obtenido mediante fermentación alcohólica del mosto de uva, siendo esta etapa la más importante de la vinificación. Durante este proceso tienen lugar multitud de transformaciones, las cuales juegan un papel crucial en la calidad del vino. En vinos tintos, al mismo tiempo que la fermentación también tiene lugar la maceración, proceso en el que los componentes nobles de las uvas son extraídos para obtener vinos de mayor calidad y tipicidad. Por tanto, la fermentación alcohólica debe ser meticulosamente supervisada midiendo la cantidad de azúcar consumido, etanol formado, dióxido de carbono liberado o evolución de la población microbiana en cada uno de los depósitos de la bodega para anticiparse a su evolución y actuar rápidamente si fuera necesario. Sin embargo, la determinación de cualquiera de estos parámetros es de gran dificultad o conlleva técnicas tediosas que resultan poco prácticas para el seguimiento de la fermentación alcohólica en una bodega. Tradicionalmente, se ha utilizado la densidad dado que su determinación además de simple y rápida, es una medida aproximada de los componentes principales del mosto fermentando. No obstante, el elevado número de fermentaciones transcurriendo en paralelo y la excesiva carga de trabajo en temporada de vendimia convierten en prácticamente imposible realizar un seguimiento exhaustivo de las fermentaciones. Las tediosas medidas manuales dos veces al día son insuficientes para conocer cómo se desarrolla la fermentación. El presente trabajo trata de contribuir a solucionar la problemática existente en la supervisión tanto de la fermentación alcohólica como del proceso de maceración. Ambos procesos se abordan utilizando un enfoque basado en optoelectrónica, tecnología que permite medir evitando el contacto con el mosto en fermentación ya que es un medio muy hostil. Por una parte, el proceso de maceración es supervisado desde un punto de vista cromático aprovechando que las sustancias nobles de las partes sólidas de la uva condicionan este factor organoléptico del vino. Por la otra, la cinética de la fermentación alcohólica es monitorizada inicialmente a partir del índice de refracción, aprovechando que es el resultado de la composición de los productos mayoritarios involucrados en este proceso como también ocurre para la densidad. Dado que esta propiedad ha sido descartada en enología para este propósito se realiza un completo estudio en función de la composición y la temperatura para su validación. Finalmente, con afán de proporcionar información de la propia composición del mosto en fermentación se ha llevado a cabo un segundo enfoque basado en espectroscopía para supervisar la fermentación alcohólica a partir de la formación de etanol. Para alcanzar este fin se presentan los prototipos optoelectrónicos de bajo coste, robustos y portables desarrollados durante este trabajo analizando en detalle la optoelectrónica escogida, circuitos acondicionadores, diseño de la celda soporte de la optoelectrónica y de la muestra para permitir la medida, unidad de control, caracterización de sus figuras de mérito y los resultados obtenidos tanto en muestras sintéticas como en muestras reales extraídas de fermentaciones llevadas a cabo a escala de laboratorio