EP2836822A1 - Procédé et dispositif de mesure d'état de réaction chimique ou biologique - Google Patents

Procédé et dispositif de mesure d'état de réaction chimique ou biologique

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Publication number
EP2836822A1
EP2836822A1 EP13720484.8A EP13720484A EP2836822A1 EP 2836822 A1 EP2836822 A1 EP 2836822A1 EP 13720484 A EP13720484 A EP 13720484A EP 2836822 A1 EP2836822 A1 EP 2836822A1
Authority
EP
European Patent Office
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absorbance
sample
liquid
measurement
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13720484.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Claude BOULET
Ryad BENDOULA
Jean-Michel Roger
Patrick Ducournau
Christine LAGARDE PASCAL
Emmanuel BRENON
Vincent LIEUBEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vivelys
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA
Original Assignee
Vivelys
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Vivelys, Institut National de la Recherche Agronomique INRA, Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA filed Critical Vivelys
Publication of EP2836822A1 publication Critical patent/EP2836822A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/14—Beverages
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/272—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration for following a reaction, e.g. for determining photometrically a reaction rate (photometric cinetic analysis)
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/129—Using chemometrical methods

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for measuring the physical, chemical or biological reaction state or the progress of a physical, chemical or biological process. It applies, in particular, to the progress measurement of fermentation process liquids alcoholic beverages, including vinification, for example accelerated vinification under the effect of a temperature rise by absorbance measurements in medium not clarified.
  • thermovinification system the temperature of the wort is raised, for example to a temperature between 70 ° C and 90 ° C, which causes an extraction of the grape compounds, including polyphenols.
  • the process takes a few tens of minutes, for example 45 minutes.
  • too long a duration after an optimum that depends on the grape variety, the maturity of the grapes, the water content and sugar, and other parameters, causes a decline in quality of the wine obtained.
  • Optical absorbance measurements for wavelengths in the ultraviolet range and the visible range are widely used in the wine sector for monitoring the composition of musts and wines. Used directly, these measurements provide information on polyphenol concentrations (compounds that contribute to organoleptic quality and product stability). These measurements can also provide information on a wide range of other compounds after addition of a reagent adapted to the product (colorimetric reactions for example).
  • the implementation of this technique is highly constraining because it requires the implementation of a sample processing which takes a long time: sampling, clarification, dilution and / or addition of suitable reagents. In particular, this technique requires pretreatments of samples of centrifugation or filtration type for eliminate the turbidity that distorts the absorbance measurements by introducing a bias due to an incident light scattering phenomenon.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention aims, according to a first aspect, a device for measuring the progress of a physical, chemical or biological process in an alcoholic beverage liquid, which comprises:
  • the absorbance measuring means comprises a light source and a light source control means configured to cause the light source to emit an amount of light which is an increasing function of an absorbance of the light source. sample measured by the measuring means. Thanks to these provisions, pretreatments centrifugation or filtration type samples usually used to avoid turbidity that distorts the absorbance measurements by a bias due to a phenomenon of incident light diffusion are dispensed with. In addition, by causing the light source to emit an increasing amount of light function of the absorbance, the dynamics of the absorbance measurement means are increased by at least partially offsetting the variation in absorbance of the sample. The more the sample absorbs light, the higher the light intensity sent to it.
  • the absorbance measuring means includes a light source that emits a quantity of light that is, for at least two wavelengths at which the absorbance measuring means measures the absorbance of the absorbance. sample, an increasing function of the absorbance of the sample.
  • the variation in absorbance of the sample is compensated, at least partially, for several measurement wavelengths, each measurement being thus more reliable.
  • said process involves an increase in the concentration of polyphenols and / or anthocyanins in said liquid, the absorbance measuring means being configured to measure the absorbance for at least one of the wavelengths of 280 nm, 320 nm and 520 nm.
  • the invention thus applies to vinification, accelerated or not.
  • the absorbance measuring means comprises means for correcting raw measurements, as a function of an absorbance value measured on another sample of liquid and / or at a different wavelength than the one used. implemented for raw measurements.
  • the absorbance measuring means is configured to stop the flow of the liquid during the measurement of at least one absorbance.
  • the device automatically adapts the amount of light to the sample analyzed.
  • the absorbance measuring means is configured to measure an absorbance in the absence of light emission.
  • noise especially thermal noise, is taken into account to increase the accuracy of the measurements.
  • the absorbance measuring means comprises a discharge lamp whose emitted light power partially compensates for the difference in absorbance of the liquid for at least two wavelengths at which the absorbances of the liquid are measured.
  • the absorbance measuring means is configured to measure the absorbance in the absence of light emission between two successive discharges of the discharge lamp.
  • the absorbance measuring means is configured to measure the absorbance in the absence of the sample.
  • the absorbance of the tank and the diluent is taken into account to improve the accuracy of the measurements made.
  • the absorbance measuring means comprises an optical fiber and a charge transfer device.
  • the liquid sampling means draws a sample having a turbidity of the same order of magnitude as the turbidities observed with the red musts, in particular between half and twice the turbidities observed with the red musts.
  • the present invention is directed to a process for measuring the progress of a physical, chemical or biological process in an alcoholic beverage liquid, which comprises:
  • a step of diluting the sample in an amount of medium that is independent of the liquid sample a step of measuring the absorbance of the liquid for at least one wavelength characteristic of a substance participating in said process or a product of the reaction of a substance participating in said process with a reagent and
  • a light source is controlled to cause the light source to emit an amount of light which is an increasing function of an absorbance of the sample measured by the means of measurement.
  • FIG. 1 represents, schematically, a particular embodiment of a device that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents, schematically, an embodiment of an optical sensor integrated in the device illustrated in FIG. 1;
  • FIGS. 3A to 3C show, schematically, two musts light transmission curves and a spectral emission curve of a discharge lamp
  • FIGS. 4A and 4B represent, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a first particular embodiment of the method that is the subject of the present invention
  • FIGS. 5A and 5B represent, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a second particular embodiment of the method that is the subject of the present invention
  • FIG. 6 represents, in the form of a logic diagram, steps implemented in a third particular embodiment of the method that is the subject of the present invention.
  • FIG. 7 represents, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a fourth particular embodiment of the method that is the subject of the present invention.
  • thermovinification is described because it is a fast process, which requires measurements and faster servocontrol that allowed the systems of the prior art.
  • the present invention is not limited to this type of vinification, any other winemaking benefiting from the effects of the invention, or to red wines, the processes applied to white and rosé wines benefiting from the effects of the invention, or to wines , the other alcoholic beverages, the processes applied to these alcoholic beverages benefiting from the effects of the invention.
  • the present invention applies to physical, chemical or biological processes relating to ciders, beers, liqueurs and spirits.
  • the present invention applies to liquids of alcoholic beverages having a turbidity of the same order of magnitude as the turbidities observed with the red musts, in particular between half and twice the turbidities observed with the red musts.
  • the present invention is not limited to measuring the amount of anthocyanins but instead extends to any substance involved in the process or any product of the reaction of a substance involved in the process with a reagent.
  • At least one wavelength implemented in the method which is the subject of the invention corresponds to a wavelength characteristic of such a substance or of such a product.
  • FIG. 1 shows a device 105 for measuring, automatically, the optical absorbance for wavelengths in the ultraviolet range and the visible range, without sample preparation, with the possibility of directly taking the product to be analyzed. in line during a physical, chemical and / or biological process in a reactor 130.
  • the analytical data obtained simply and quickly with this device thus make it possible to control this process in a more reactive manner.
  • this device is applicable to extraction monitoring during thermovinifications to control the maceration times of the red thermovinified musts from an optical indicator of the extraction of polyphenols. This order is essential to achieve a predetermined product quality goal and follow a production route.
  • the extraction of polyphenols is followed by spectrophotometry in the fields of ultraviolet and visible wavelengths.
  • the device 105 comprises, in particular:
  • a system 125 for managing the automation and processing the absorbance data is a system 125 for managing the automation and processing the absorbance data.
  • the sample collection system 10 is a sampling rod.
  • a level control is performed using an optical sensor 1 13 to have a predetermined volume of must.
  • thermovinifications adapted to certain thermovinifications.
  • the present invention is not limited to this type of reaction, nor to these particular wavelengths but extends, in contrast to the treatment of at least one characteristic wavelength of a substance involved in a process or a product of the reaction of a substance involved in the process with a reagent.
  • the measurement system 120 uses, for example, the wavelengths 280, 320 and 520 nm to estimate the concentrations of polyphenols, tannins and anthocyanins.
  • the absorbance at 280 nm corresponding to a characteristic wavelength of the total polyphenols, varies between 0 and 150 on clarified musts.
  • the absorbance at 520 nm corresponds to the absorbance of anthocyanins, which are more than 99% revealed by an acid dilution carried out by the dilution system, or diluent in line, 1 15. For example, the dilution place in a hydrochloric acid medium at 1 mole / liter.
  • the absorbance at 520 nm is in ranges two to ten times lower than the 280 nm measurement.
  • the absorbances are also very variable during the course of a process, which reflects the gradual extraction of the constituents of the grapes.
  • turbidity of musts and wines is also very variable, low for a finished wine and very high for a thermovinified must, for example.
  • This turbidity is in ranges from a few to several thousand NTUs.
  • the turbidity induces light scattering, thus distorting the absorbance measurement.
  • the mathematics applied to the data on the developed system eliminates this effect.
  • the dilution is carried out by pumping a fixed volume of the liquid using a peristaltic pump 1 1 1 and adding a volume of acid, by a solenoid valve system 1 12.
  • the dilution coefficient is adapted according to the applications, for example different for a wort thermovinified compared to a finished wine.
  • the sample is then homogenized, for example by stirring or circulation in a loop before being sent to a measuring tank 121 via a solenoid valve 14.
  • Another solenoid valve 122 makes it possible to rinse the tank 121 with water and a solenoid valve 123 makes it possible to empty the tank 121.
  • the measurement vessel 121 is, for example, quartz, transparent in the wavelength range considered and has, for example, an internal thickness of one millimeter.
  • the system 125 for managing the automation and absorbance data processing performs this signal processing representing the raw absorbance values by calculation and interpretation of the corrected values, for example by comparison with reference values triggering a feedback on the physical, chemical and / or biological process.
  • This feedback is performed by means of actuation means, for example for the control of stopping the rise in temperature or the triggering of an alert.
  • the processing of raw measurements is simplified by correcting the baseline with a measurement above 700 nm.
  • the correction of the absorbance values uses a linear law connecting the absorbance measured at each wavelength, the turbid sample, its absorbance after clarification and an absorbance above 700 nm.
  • Spectral data are processed by univariate or multivariate calibration methods.
  • the corresponding tools are generally already published methods of calibrating and preprocessing the signal. For example, "Partial Least Square (PLSR)" or partial least squares method, "Detrend” or polynomial base line correction whose order may be greater than 2, "External parameter Orthogonalization” ( EPO) or orthogonalization with respect to external parameters.
  • PLSR Partial Least Square
  • EPO Extra parameter Orthogonalization
  • Absorbance measurements at different wavelengths are performed successively, in a single acquisition unit, a single spectrometric vessel and a single sample which is conditioned before measurement of the absorbance at different wavelengths.
  • the system 120 for measuring optical absorbances comprises, in preferred embodiments, a spectrophotometer associated with a discharge lamp and a measuring cell, as illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a system 120 for measuring optical absorbances, a discharge lamp 205, a measuring tank 210, an optical fiber 215 and four sensors 220 to 235.
  • the sensors 220 to 235 are suitable for measuring light powers at 280, 320, 520 and beyond 700 nm, respectively.
  • a sensor can measure:
  • the sensors 220 to 235 may consist of photodiodes or phototransistors associated with color filters or consist of a network associated with a charge coupled device (CCD).
  • CCD charge coupled device
  • FIG. 3A shows a light transmission curve 305 of wort with a first light intensity.
  • FIG. 3B shows a light transmission curve 310 of wort with a second light intensity, greater than the first light intensity.
  • the observed wavelength range is from about 200 nm to about 750 nm. Due to the difference in light intensities implemented, the signal-to-noise ratio of the absorbance sensor is high for the measurement at 520 nm, with the first light intensity, and at 280 nm and 320 nm, with the second intensity. light.
  • FIG. 3C shows that the emission spectrum 315 of the discharge lamp 205 partially compensates for the evolution of the absorbance of the must according to the wave length. Indeed, at 520 nm, the emitted light power is substantially one sixth of that emitted at 280 nm. At 320 nm, the light power emitted by the discharge lamp is about half that emitted at 280 nm. More generally, preferentially, the discharge lamp emits a quantity of light which is, for at least two wavelengths at which the absorbance of the sample is measured, an increasing function of the absorbance of the sample. This partially compensates for the variation in absorbance of the sample between several measurement wavelengths.
  • FIG. 4A firstly shows a step 400 for determining three numbers of discharges respectively associated with the wavelength of 520 nm, 320 nm and 280 nm.
  • the system first measures the integration times applied at 520 nm, 320 nm and 280 nm.
  • absorbance data relating to the preceding sample or extrapolation based on absorbance data relating to several preceding samples are used to define the three numbers.
  • a light source is controlled to emit, by the light source, a quantity of light which is an increasing function of an absorbance of the sample measured by the measuring means.
  • a feedback loop is created, increasing the dynamics of the absorbance measuring means.
  • a fourth number of discharges is determined to estimate the integration time for water used in step 480.
  • a number of discharges are carried out. sampling of liquid.
  • the sample taken in acid is diluted to bring the solution to a pH in the region of 1.
  • the diluted sample is injected into the measurement vessel.
  • the sample is stopped so that, under the effect of capillary forces, it stops in the tank. This avoids the problems related to bubbles and solid particles in the liquid to be characterized.
  • a light pulse is emitted during the discharge of a discharge lamp.
  • the amount of light above 700 nm, around 520 nm, around 280 nm and around 320 nm is measured during the discharge and the measured quantities are stored.
  • the amount of light above 700 nm, around 520 nm, is measured around 280 nm and around 320 nm, after the end of the discharge and the measured quantities are stored.
  • step 440 it is determined whether the first number is reached. Otherwise, return to step 425. If the first number of discharges is reached, during a step 445, a light pulse is emitted during discharge of the discharge lamp. During a step 450, the amount of light around the wavelength of 280 nm and around 320 nm is measured during the discharge and the measured quantities are stored. Then, during a step 455, it is determined whether the second number is reached. Otherwise, return to step 445.
  • a light pulse is emitted during discharge of the discharge lamp.
  • the amount of light around the 280 nm wavelength is measured during the discharge and the measured quantities are stored. Then, during a step 470, it is determined whether the third number is reached. Otherwise, return to step 445.
  • step 475 the measurement vessel is rinsed with water and, during the fourth number of last discharges, step 480, the quantity of light for each of the four lengths is measured. considered during the discharge and after the discharge, step 485.
  • steps 425, 445 and 460 are performed every ten milliseconds to overcome the effects of the 50 Hz (or 60 Hz in some countries) of the current sector.
  • the duration of discharges are, for example, six microseconds, especially stable time for the discharge lamp used for the prototype developed by the inventors.
  • the average of the measurements made on the measurement carried out with water is normalized. This compensates for differences in absorbance due to the tank and water.
  • step 495 controls the physical, chemical or biological process. For example, in thermovinification, the heating of the wort is stopped when the rate of anthocyanins and other compounds represented by the characteristic wavelengths reaches a predetermined value.
  • FIG. 5A shows a step 500 for determining three numbers of discharges respectively associated with the wavelength of 520 nm, 320 nm and 280 nm and a fourth number of discharges for the measurement of absorbance of water, in step 585.
  • an absorbance measurement is made for a wavelength for which the liquid is the most transparent and then an integration time value is selected for each wavelength, as a function of the measured absorbance.
  • absorbance data relating to the preceding sample or extrapolation based on absorbance data relating to several preceding samples are used to define the three numbers.
  • a light source is controlled to emit, by the light source, a quantity of light which is an increasing function of an absorbance of the sample measured by the measuring means. In this way, a feedback loop is created, increasing the dynamics of the absorbance measuring means.
  • a sample of liquid is taken.
  • the sample taken in acid is diluted to bring the solution to a pH in the region of 1.
  • the diluted sample is injected into the measurement vessel.
  • the sample is stopped so that, under the effect of capillary forces, it stops in the tank.
  • a step 525 the integration of the quantity of light above 700 nm, around 520 nm, around 280 nm and around 320 nm, is begun.
  • a step 530 a light pulse is emitted during the discharge of a discharge lamp.
  • a light pulse is emitted during the discharge of a discharge lamp. Then, during a step 550, it is determined whether the second number is reached. Otherwise, return to step 545. If the second number of discharges is reached, during a step 555, the integration on the sensor is stopped for the value of 320 nm and the measured quantities are memorized.
  • a light pulse is emitted during the discharge of a discharge lamp. Then, in a step 565, it is determined whether the third number is reached. Otherwise, return to step 560.
  • the integration is stopped on the sensor for 280 nm and the measured quantities are stored.
  • the quantity of light above 700 nm, around 520 nm, around 320 nm and around 280 nm, after the end of the discharge is measured for a duration corresponding to the duration of the the sum of the discharges carried out during the steps 530, respectively 545 and 560, and the measured quantities are memorized.
  • the measurement vessel is rinsed with water and, during at least one last discharge, step 585, the quantity of light is measured for each of the four wavelengths considered during the discharge and after discharge, step 590.
  • the steps 530, 545 and 560 are performed every ten milliseconds to overcome the effects of 50 Hz of the mains current.
  • the durations of the discharges are, for example, six microseconds.
  • the average of the measurements made on the measurement carried out with water is normalized. This compensates for differences in absorbance due to the tank and water.
  • the physical, chemical or biological process is controlled. For example, in thermovinification, the heating of the wort is stopped when the rate of anthocyanins and other compounds represented by the characteristic wavelengths reaches a predetermined value.
  • a step 600 during which a sample of liquid is taken.
  • the sample taken in acid is diluted to bring the solution to a pH in the region of 1.
  • the diluted sample is injected into the measuring vessel.
  • the sample is stopped so that, under the effect of capillary forces, it stops in the tank. This avoids the problems related to bubbles and solid particles in the liquid to be characterized.
  • a step 620 three numbers of discharges respectively associated with the wavelength of 520 nm, 320 nm and 280 nm are determined.
  • the system first measures the integration times applied at 520 nm, 320 nm and 280 nm. The following measurements, carried out during steps 425 to 470, are carried out, with the integration times thus defined.
  • a light source is controlled to emit, by the light source, a quantity of light which is an increasing function of an absorbance of the sample measured by the measuring means.
  • a feedback loop is created, increasing the dynamics of the absorbance measuring means.
  • step 620 a fourth number of discharges is determined to estimate the integration time for water used in step 480.
  • step 425 (FIG. 4A).
  • FIG. 7 shows a step 700, during which sampling of the liquid is carried out.
  • the sample taken in acid is diluted to bring the solution to a pH in the region of 1.
  • the diluted sample is injected into the measurement vessel.
  • the sample is stopped so that, under the effect of capillary forces, it stops in the tank.
  • a step 720 three numbers of discharges, respectively associated with the wavelength of 520 nm, 320 nm and 280 nm, and a fourth number of discharges for the absorbance measurement are determined.
  • an absorbance measurement is carried out for a wavelength for which the liquid is the most transparent, and then an integration time value is selected for each length of water. wave, depending on the measured absorbance.
  • an absorbance measurement is made for a wavelength for which the liquid is the most transparent and then an integration time value is selected for each wavelength, as a function of the absorbance measured.
  • a light source is controlled to emit, by the light source, a quantity of light which is an increasing function of a light. absorbance of the sample measured by the measuring means. In this way, a feedback loop is created, increasing the dynamics of the absorbance measuring means.
  • the present invention is not limited to control of thermovinification time or temperature but extends, on the contrary, to other process control applications in agri-food liquids, implementing the same or other wavelengths.

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Abstract

Le dispositif (105) de mesure d'avancée de réaction chimique ou biologique dans un liquide de boisson alcoolisée comporte : - un moyen (110) de prélèvement d'échantillon du liquide, - un moyen (115) de dilution de l'échantillon dans une quantité de milieu indépendante de l'échantillon de liquide, - un moyen (120) de mesure d'absorbance du liquide pour au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant au dit processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au dit processus avec un réactif et - un moyen (125) de commande du processus physique, chimique ou biologique en fonction de chaque absorbance mesurée. Le moyen de mesure d'absorbance comporte une source de lumière qui émet une quantité de lumière qui est, pour au moins une longueur d'ondes à laquelle on mesure l'absorbance de l'échantillon, une fonction croissante de l'absorbance de l'échantillon.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE MESURE D'ÉTAT DE RÉACTION CHIMIQUE OU
BIOLOGIQUE
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure d'état de réaction physique, chimique ou biologique ou d'avancée d'un processus physique, chimique ou biologique. Elle s'applique, en particulier, à la mesure d'avancement de processus de fermentation de liquides de boissons alcoolisées, notamment la vinification, par exemple la vinification accélérée sous l'effet d'une élévation de température par mesures d'absorbance en milieu non clarifié.
Arrière-plan technologique
Dans un système de thermovinification, on élève la température du moût, par exemple à une température comprise entre 70 °C et 90 °C, ce qui provoque une extraction des composés du raisin, notamment des polyphénols. Le procédé prend quelques dizaines de minutes, par exemple 45 minutes. Cependant, une durée trop importante, après un optimum qui dépend du cépage, de la maturité des raisins, de la teneur en eau et en sucre, et d'autres paramètres, provoque une baisse de qualité du vin obtenu.
Les mesures optiques d'absorbance pour des longueurs d'ondes dans le domaine ultraviolet et le domaine visible sont très utilisées dans la filière vitivinicole pour le suivi des compositions des moûts et des vins. Utilisées directement, ces mesures renseignent sur les concentrations en polyphénols (composés contribuant à la qualité organoleptique et à la stabilité du produit). Ces mesures peuvent également renseigner sur une large gamme d'autres composés après addition d'un réactif adapté au produit (réactions colorimétriques par exemple). La mise en œuvre de cette technique est fortement contraignante car elle nécessite la mise en œuvre d'un traitement des échantillons qui prend beaucoup de temps : prélèvement de l'échantillon, clarification, dilution et / ou ajout de réactifs adaptés. En particulier, cette technique nécessite des prétraitements d'échantillons de type centrifugation ou filtration pour éliminer la turbidité qui fausse les mesures d'absorbance en introduisant un biais dû à un phénomène de diffusion de la lumière incidente.
Il n'est donc pas possible de contrôler rapidement l'avancée des processus physique, chimique ou biologique en jeu dans le moût et le vin obtenu n'est donc pas toujours de la meilleure qualité.
On connaît des dispositifs tels que décrits dans les demandes internationales WO 2010/1 10984 et WO 2005/062023. Cependant, ces dispositifs présentent une dynamique limitée. On rappelle ici que la dynamique d'un capteur est le ratio de la valeur la plus élevée de la grandeur physique qu'il discrimine et mesure sur la valeur la plus faible de cette grandeur physique. En particulier, le document WO 2005/062023 décrit l'utilisation d'un potentiomètre pour obtenir que la transmittance de la lumière soit de 100 % pour de l'eau distillée. Outre que la transmittance d'un échantillon n'est pas une fonction de la quantité de lumière et que la transmittance ne peut jamais atteindre 100 % dès lors qu'il y a de la matière entre la source de lumière et le capteur, il ne s'agit que d'un ajustage, à la construction du dispositif, pour compenser les tolérances sur les spécifications de la source de lumière qui ne change rien à la dynamique du capteur.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
A cet, effet, la présente invention vise, selon un premier aspect, un dispositif de mesure d'avancée de processus physique, chimique ou biologique dans un liquide de boisson alcoolisée, qui comporte :
- un moyen de prélèvement d'échantillon du liquide,
- un moyen de dilution de l'échantillon dans une quantité de milieu indépendante de l'échantillon de liquide,
- un moyen de mesure d'absorbance du liquide pour au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant au dit processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au dit processus avec un réactif et
- un moyen de commande du processus physique, chimique ou biologique en fonction de chaque dite absorbance,
dans lequel le moyen de mesure d'absorbance comporte une source de lumière et un moyen de commande de la source de lumière configuré pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure. Grâce à ces dispositions, on s'affranchit des prétraitements d'échantillons de type centrifugation ou filtration habituellement utilisés pour éviter la turbidité qui fausse les mesures d'absorbance par un biais dû à un phénomène de diffusion de la lumière incidente. De plus, en faisant émettre par la source de lumière une quantité de lumière fonction croissante de l'absorbance, on augmente la dynamique du moyen de mesure d'absorbance en compensant, au moins partiellement, la variation d'absorbance de l'échantillon. Plus l'échantillon absorbe la lumière, plus l'intensité lumineuse qui lui est envoyée est élevée.
Dans des modes de réalisation, le moyen de mesure d'absorbance comporte une source de lumière qui émet une quantité de lumière qui est, pour au moins deux longueurs d'ondes auxquelles le moyen de mesure d'absorbance mesure l'absorbance de l'échantillon, une fonction croissante de l'absorbance de l'échantillon.
Ainsi, en faisant émettre par la source de lumière une quantité de lumière fonction croissante de l'absorbance, on compense, au moins partiellement, la variation d'absorbance de l'échantillon, pour plusieurs longueurs d'ondes de mesure, chaque mesure étant ainsi plus fiable.
Selon des caractéristiques particulières, ledit processus comporte une augmentation de la concentration en polyphénols et/ou en anthocyanes dans ledit liquide, le moyen de mesure d'absorbance étant configuré pour mesurer l'absorbance pour au moins l'une des longueurs d'onde de 280 nm, 320 nm et 520 nm.
L'invention s'applique ainsi à la vinification, accélérée ou non.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance comporte un moyen de correction de mesures brutes, en fonction d'une valeur d'absorbance mesurée sur un autre échantillon de liquide et/ou à une autre longueur d'onde que celle mise en œuvre pour les mesure brutes.
La précision des mesures est ainsi augmentée.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance est configuré pour arrêter la circulation du liquide pendant la mesure d'au moins une absorbance.
On évite ainsi le risque qu'une bulle ou des particules solides se déplace dans la zone de mesure d'absorbance au cours des mesures.
Grâce à ces dispositions, le dispositif adapte automatiquement la quantité de lumière à l'échantillon analysé. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance est configuré pour mesurer une absorbance en l'absence d'émission de lumière.
Grâce à ces dispositions, on tient compte du bruit, notamment thermique, pour augmenter la précision des mesures.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance comporte une lampe à décharge dont la puissance lumineuse émise compense partiellement la différence d'absorbance du liquide pour au moins deux longueurs d'onde auxquelles sont mesurées les absorbances du liquide.
Grâce à ces dispositions, la quantité de lumière incidente sur le liquide est très stable.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance est configuré pour mesurer l'absorbance en l'absence d'émission de lumière entre deux décharges successives de la lampe à décharge.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance est configuré pour mesurer l'absorbance en l'absence de l'échantillon.
Grâce à ces dispositions, on tient compte de l'absorbance de la cuve et du diluant, pour améliorer la précision des mesures réalisées.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de mesure d'absorbance comporte une fibre optique et un dispositif à transfert de charges.
Grâce à ces dispositions, on dispose simultanément d'une large gamme mesures pour autant de longueurs d'ondes.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de prélèvement d'échantillon du liquide prélève un échantillon présentant une turbidité du même ordre de grandeur que les turbidités observées avec les moûts rouges, notamment entre la moitié et le double des turbidités observées avec les moûts rouges.
Les avantages du procédé objet de l'invention sont en effet, particulièrement important pour ces valeurs de turbidité.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de mesure d'avancée de processus physique, chimique ou biologique dans un liquide de boisson alcoolisée, qui comporte :
- une étape de prélèvement d'échantillon du liquide,
- une étape de dilution de l'échantillon dans une quantité de milieu indépendante de l'échantillon de liquide, - une étape de mesure d'absorbance du liquide pour au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant au dit processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au dit processus avec un réactif et
- une étape de commande du processus physique, chimique ou biologique en fonction de chaque dite absorbance,
dans lequel, au cours de l'étape de mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif objet de l'invention, ils ne sont pas rappelés ici.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention,
- la figure 2 représente, schématiquement, un mode de réalisation d'un capteur optique intégré dans le dispositif illustré en figure 1 ,
- les figures 3A à 3C représentent, schématiquement, deux courbes de transmission de lumière de moûts et une courbe d'émission spectrale d'une lampe à décharge,
- les figures 4A et 4B représentent, sous la forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un premier mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,
- les figures 5A et 5B représentent, sous la forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un deuxième mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,
- la figure 6 représente, sous la forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un troisième mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention et
- la figure 7 représente, sous la forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un quatrième mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
Dans la description qui va suivre, on décrit une application à la thermovinification car c'est un processus rapide, qui demande des mesures et un asservissement plus rapide que ce permettait les systèmes de l'art antérieur. Cependant, la présente invention ne se limite ni à ce type de vinification, toute autre vinification bénéficiant des effets de l'invention, ni aux vins rouges, les processus appliqués aux vins blancs et rosés bénéficiant des effets de l'invention, ni aux vins, les autres boissons alcoolisées, les processus appliqués à ces boissons alcoolisées bénéficiant des effets de l'invention. En particulier, la présente invention s'applique aux processus physique, chimique ou biologique concernant les cidres, bières, liqueurs et spiritueux.
Plus particulièrement, la présente invention s'applique aux liquides de boissons alcoolisées présentant une turbidité du même ordre de grandeur que les turbidités observées avec les moûts rouges, notamment entre la moitié et le double des turbidités observées avec les moûts rouges.
De même, la présente invention ne se limite pas à la mesure de quantité d'anthocyanes mais s'étend, au contraire à toute substance participant au processus ou à tout produit de la réaction d'une substance participant au processus avec un réactif. Au moins une longueur d'onde mise en œuvre dans le procédé objet de l'invention correspond à une longueur d'onde caractéristique d'une telle substance ou d'un tel produit.
On note que les figures ne sont pas à l'échelle.
On observe, en figure 1 , un dispositif 105 pour mesurer de manière automatique, l'absorbance optique pour des longueurs d'ondes dans le domaine ultraviolet et le domaine visible, sans préparation d'échantillon, avec possibilité de prélever directement le produit à analyser en ligne au cours d'un processus physique, chimique et/ou biologique dans un réacteur 130. Les données analytiques obtenues simplement et rapidement avec ce dispositif permettent donc de piloter ce processus de manière plus réactive.
Par exemple, ce dispositif s'applique au suivi d'extraction au cours des thermovinifications pour commander les durées de macération des moûts rouges thermovinifiés à partir d'un indicateur optique de l'extraction des polyphénols. Cette commande est primordiale pour atteindre un objectif de qualité de produit prédéterminé et suivre un itinéraire de production. L'extraction des polyphénols est suivie par spectrophotométrie dans les domaines des ultraviolets et des longueurs d'ondes visibles.
Le dispositif 105 comporte, notamment :
- un système 1 10 de prélèvement d'échantillons,
- un système 1 15 d'automate de préparation des échantillons, notamment par dilution dans un milieu acide,
- un système 120 de mesure d'absorbances optiques et
- un système 125 de gestion de l'automatisme et de traitement des données d'absorbance.
Dans des modes de réalisation, le système 1 10 de prélèvement d'échantillon est une canne de prélèvement. Un contrôle de niveau est effectué à l'aide d'un capteur optique 1 13 pour disposer d'un volume prédéterminé de moût.
Dans toute la description, on expose des longueurs d'ondes particulières, adaptées à certaines thermovinifications. Cependant la présente invention ne se limite pas à ce type de réaction, ni à ces longueurs d'ondes particulières mais s'étend, au contraire au traitement d'au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant à un processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au processus avec un réactif.
Le système de mesure 120 met en œuvre, par exemple, les longueurs d'onde 280, 320 et 520 nm pour estimer les concentrations en polyphénols, tannins et anthocyanes. L'absorbance à 280 nm, correspondant à une longueur d'onde caractéristique des polyphénols totaux, varie entre 0 et 150 sur des moûts clarifiés. L'absorbance à 520 nm correspond à l'absorbance des anthocyanes, qui sont révélées à plus de 99% par une dilution à l'acide effectuée par le système de dilution, ou diluteur en ligne, 1 15. Par exemple, la dilution a lieu dans un milieu d'acide chlorhydrique à 1 mole/litre. L'absorbance à 520 nm se situe dans des plages deux à dix fois inférieure à celle de la mesure à 280 nm.
Les absorbances sont également très variables au cours du déroulement d'un processus, ce qui reflète l'extraction progressive des constituants du raisin.
On note que la turbidité des moûts et vins est, elle aussi, très variable, faible pour un vin fini et très élevée pour un moût thermovinifié par exemple. Cette turbidité se situe dans des plages allant de quelques à plusieurs milliers de NTU. La turbidité induit de la diffusion de lumière, faussant ainsi la mesure d'absorbance. Le traitement mathématique appliqué aux données sur le système développé permet d'éliminer cet effet.
Pour la mesure de la concentration en polyphénols dans un moût ou un vin, la dilution est effectuée par pompage d'un volume fixe du liquide à l'aide d'une pompe péristaltique 1 1 1 et ajout d'un volume d'acide, par un système à électrovanne 1 12. Le coefficient de dilution est adapté en fonction des applications, par exemple différent pour un moût thermovinifiés par rapport à un vin fini. L'échantillon est ensuite homogénéisé par exemple par agitation ou circulation dans une boucle avant envoi dans une cuve de mesure 121 par l'intermédiaire d'une électrovanne 1 14. Une autre électrovanne 122 permet de rincer la cuve 121 à l'eau et une électrovanne 123 permet de vider la cuve 121 . La cuve de mesure 121 est, par exemple, en quartz, transparent dans le domaine de longueurs d'onde considérés et a, par exemple, une épaisseur interne de un millimètre.
Le système 125 de gestion de l'automatisme et de traitement des données d'absorbance effectue ce traitement du signal représentant les valeurs d'absorbances brutes par calculs et interprétation des valeurs corrigées, par exemple par comparaison à des valeurs de référence déclenchant une rétroaction sur le processus physique, chimique et/ou biologique. Cette rétroaction est effectuée par l'intermédiaire de moyens d'actuation, par exemple pour la commande de l'arrêt de la montée en température ou le déclenchement d'une alerte.
La séquence d'étapes décrite ci-dessous peut notamment être appliquée à un moût brut ou à un moût ayant subi une dilution.
Dans des modes de réalisation, on simplifie le traitement des mesures brutes en corrigeant la ligne de base à l'aide d'une mesure au delà de 700 nm. La correction des valeurs d'absorbance utilise une loi linéaire reliant l'absorbance mesurée à chaque longueur d'onde, sur l'échantillon turbide, à son absorbance après clarification et à une absorbance au delà de 700 nm. Les données spectrales sont traitées par des méthodes d'étalonnage univarié ou multivarié. Les outils correspondants sont généralement des méthodes déjà publiées d'étalonnage et de prétraitement du signal. On peut citer, par exemple, « Partial Least Square (PLSR) » ou méthode des moindres carrés partiels, « Detrend » ou correction de ligne de base de type polynomial dont l'ordre peut être supérieur à 2, « External parameter Orthogonalisation» (EPO) ou orthogonalisation par rapport à des paramètres externes. Les mesures d'absorbance à différentes longueurs d'onde se font successivement, dans une seule unité d'acquisition, une cuve de spectrométrie unique et sur un seul échantillon qui est conditionné avant mesure de l'absorbance aux différentes longueurs d'onde.
Par exemple, cinq mesures différentes sont effectuées avec des temps d'acquisition différents.
Le système 120 de mesure d'absorbances optiques comporte, dans des modes de réalisation préférés, un spectrophotomètre associé à une lampe à décharge et une cellule de mesure, comme illustré en figure 2.
Le dosage direct des anthocyanes par mesure de l'absorbance à 520 nm à la suite de l'abaissement du pH à une valeur voisine de 1 permet déplacer l'équilibre vers la forme flavylium rouge, dont la proportion atteint 99 %.
On observe, en figure 2, dans un système 120 de mesure d'absorbances optiques, une lampe à décharge 205, une cuve de mesure 210, une fibre optique 215 et quatre capteurs 220 à 235. Les capteurs 220 à 235 sont adaptés à mesurer des puissances lumineuses à 280, 320, 520 et au delà de 700 nm, respectivement. Pour la mesure au delà de 700 nm, un capteur peut mesurer :
- une valeur d'absorbance unique ou
- une moyenne, éventuellement pondérée, de valeurs d'absorbance
sur une plage de longueurs d'ondes plus ou moins large s'étendant au delà de 700 nm, par exemple entre 700 nm et 800 nm, et plus particulièrement entre 780 nm et 800 nm.
Les capteurs 220 à 235 peuvent être constitués de photodiodes ou de phototransistors associés à des filtres chromatiques ou être constituées d'un réseau associé à un capteur à transfert de charges (ou CCD pour « charge coupled device »).
On observe, en figure 3A, une courbe de transmission de lumière 305 de moût avec une première intensité lumineuse. On observe, en figure 3B, une courbe de transmission de lumière 310 de moût avec une deuxième intensité lumineuse, supérieure à la première intensité lumineuse. Dans les figures 3A et 3B, la plage de longueurs d'onde observée s'étend d'environ 200 nm à environ 750 nm. Du fait de la différence d'intensités lumineuses mises en œuvre, le rapport signal/bruit du capteur d'absorbance est élevé pour la mesure à 520 nm, avec la première intensité lumineuse, et à 280 nm et 320 nm, avec la deuxième intensité lumineuse.
On observe, en figure 3C, que le spectre d'émission 315 de la lampe à décharge 205 compense partiellement l'évolution de l'absorbance du moût en fonction de la longueur d'onde. En effet, à 520 nm, la puissance lumineuse émise est sensiblement d'un sixième de celle émise à 280 nm. A 320 nm, la puissance lumineuse émise par la lampe à décharge est d'environ la moitié de celle émise à 280 nm. Plus généralement, préférentiellement, la lampe à décharge émet une quantité de lumière qui est, pour au moins deux longueurs d'ondes auxquelles on mesure l'absorbance de l'échantillon, une fonction croissante de l'absorbance de l'échantillon. On compense ainsi partiellement la variation d'absorbance de l'échantillon, entre plusieurs longueurs d'ondes de mesure.
On observe d'abord, en figure 4A, une étape 400 de détermination de trois nombres de décharges, respectivement associés à la longueur d'onde de 520 nm, de 320 nm et de 280 nm. Le système fait d'abord une mesure pour estimer les temps d'intégration appliqués à 520 nm, 320 nm et 280 nm. Dans des variantes, au cours de l'étape 400, on utilise des données d'absorbance relatives au précédant échantillon ou d'une extrapolation basée sur des données d'absorbance relatives à plusieurs échantillons précédant pour définir les trois nombres.
Ainsi, pour la mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure. On constitue, ainsi une boucle de contre-réaction augmentant la dynamique du moyen de mesure d'absorbance.
Les mesures qui suivent, réalisées au cours des étapes 425 à 470, sont réalisées, avec les temps d'intégration ainsi définis.
De plus, au cours de l'étape 400, on détermine un quatrième nombre de décharges pour estimer le temps d'intégration pour l'eau, utilisé au cours de l'étape 480. Au cours d'une étape 405, on effectue un prélèvement d'échantillon de liquide. Au cours d'une étape 410, on dilue l'échantillon prélevé dans de l'acide pour amener la solution à un pH voisin de 1 . Au cours d'une étape 415, on injecte l'échantillon dilué dans la cuve de mesure. Au cours d'une étape 420, on arrête l'échantillon pour que, sous l'effet des forces de capillarité, il s'immobilise dans la cuve. On évite ainsi les problèmes liés aux bulles et aux particules solides, dans le liquide à caractériser.
Au cours d'une étape 425, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge d'une lampe à décharge. Au cours d'une étape 430, on mesure la quantité de lumière au delà de 700 nm, autour de 520 nm, autour de 280 nm et autour de 320 nm, pendant la décharge et on mémorise les quantités mesurées. Au cours d'une étape 435, on mesure la quantité de lumière au delà de 700 nm, autour de 520 nm, autour de 280 nm et autour de 320 nm, après la fin de la décharge et on mémorise les quantités mesurées.
Puis, au cours d'une étape 440, on détermine si le premier nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 425. Si le premier nombre de décharges est atteint, au cours d'une étape 445, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge de la lampe à décharge. Au cours d'une étape 450, on mesure la quantité de lumière autour de la longueur d'onde de 280 nm et autour de 320 nm, pendant la décharge et on mémorise les quantités mesurées. Puis, au cours d'une étape 455, on détermine si le deuxième nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 445.
Si le deuxième nombre de décharges est atteint, au cours d'une étape 460, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge de la lampe à décharge. Au cours d'une étape 465, on mesure la quantité de lumière autour de la longueur d'onde de 280 nm, pendant la décharge et on mémorise les quantités mesurées. Puis, au cours d'une étape 470, on détermine si le troisième nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 445.
Si le troisième nombre est atteint, au cours d'une étape 475, on rince la cuve de mesure à l'eau et, au cours du quatrième nombre de dernières décharges, étape 480, on mesure la quantité de lumière pour chacune des quatre longueurs d'onde considérées pendant la décharge et après la décharge, étape 485.
Préférentiellement, les étapes 425, 445 et 460 sont effectuées toutes les dix millisecondes pour s'affranchir des effets du 50 Hz (ou 60 Hz dans certains pays) du courant du secteur. Les durées des décharges sont, par exemple, de six microsecondes, durée particulièrement stable pour la lampe à décharge utilisée pour le prototype mis au point par les inventeurs.
Au cours d'une étape 490, pour chacune des longueurs d'onde, on normalise la moyenne des mesures effectuées sur la mesure effectuée avec de l'eau. On compense ainsi les différences d'absorbance dues à la cuve et à l'eau.
A cet effet, on applique la formule
(Intensité mesurée avec le moût pendant les décharges - Intensité mesurée avec le moût entre les décharges) / (Intensité mesurée avec l'eau pendant une décharge - Intensité mesurée avec l'eau après la décharge).
En fonction des mesures obtenues à l'issue de l'étape 490, par exemple, par comparaison avec des absorbances préliminairement mesurées en laboratoire associées à des taux de composés chimiques connus, au cours d'une étape 495, on commande le processus physique, chimique ou biologique. Par exemple, en thermovinification, on arrête le chauffage du moût lorsque le taux d'anthocyanes et d'autres composés représentés par les longueurs d'ondes caractéristiques atteint une valeur prédéterminée.
On observe, en figure 5A, une étape 500 de détermination de trois nombres de décharges, respectivement associés à la longueur d'onde de 520 nm, de 320 nm et de 280 nm et d'un quatrième nombre de décharges pour la mesure d'absorbance de l'eau, au cours de l'étape 585.
En variante, on effectue une mesure d'absorbance pour une longueur d'onde pour laquelle le liquide est le plus transparent puis on sélectionne une valeur de durée d'intégration pour chaque longueur d'onde, en fonction de l'absorbance mesurée. Dans des variantes, au cours de l'étape 500, on utilise des données d'absorbance relatives au précédant échantillon ou d'une extrapolation basée sur des données d'absorbance relatives à plusieurs échantillons précédant pour définir les trois nombres. Ainsi, pour la mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure. On constitue, ainsi une boucle de contre-réaction augmentant la dynamique du moyen de mesure d'absorbance.
Au cours d'une étape 505, on effectue un prélèvement d'échantillon de liquide. Au cours d'une étape 510, on dilue l'échantillon prélevé dans de l'acide pour amener la solution à un pH voisin de 1 . Au cours d'une étape 515, on injecte l'échantillon dilué dans la cuve de mesure. Au cours d'une étape 520, on arrête l'échantillon pour que, sous l'effet des forces de capillarité, il s'immobilise dans la cuve.
Au cours d'une étape 525, on commence l'intégration de la quantité de lumière au delà de 700 nm, autour de 520 nm, autour de 280 nm et autour de 320 nm. Au cours d'une étape 530, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge d'une lampe à décharge. Puis, au cours d'une étape 535, on détermine si le premier nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 530. Si le premier nombre de décharges est atteint, au cours d'une étape 540, on arrête l'intégration sur les capteurs pour la valeur au delà de 700 nm et 520 nm et on mémorise les quantités mesurées.
Au cours d'une étape 545, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge d'une lampe à décharge. Puis, au cours d'une étape 550, on détermine si le deuxième nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 545. Si le deuxième nombre de décharges est atteint, au cours d'une étape 555, on arrête l'intégration sur le capteur pour la valeur de 320 nm et on mémorise les quantités mesurées. Au cours d'une étape 560, on émet une impulsion lumineuse pendant la décharge d'une lampe à décharge. Puis, au cours d'une étape 565, on détermine si le troisième nombre est atteint. Sinon, on retourne à l'étape 560.
Si le troisième nombre de décharges est atteint, au cours d'une étape 570, on arrête l'intégration sur le capteur pour 280 nm et on mémorise les quantités mesurées.
Au cours d'une étape 575, on mesure la quantité de lumière au delà de 700 nm, autour de 520 nm, autour de 320 nm et autour de 280 nm, après la fin de la décharge, pendant une durée correspondant à la durée de la somme des décharges effectuées au cours des étapes 530, respectivement 545 et 560, et on mémorise les quantités mesurées.
Au cours d'une étape 580, on rince la cuve de mesure à l'eau et, au cours d'au moins une dernière décharge, étape 585, on mesure la quantité de lumière pour chacune des quatre longueurs d'onde considérées pendant la décharge et après la décharge, étape 590.
Préférentiellement, les étapes 530, 545 et 560 sont effectuées toutes les dix millisecondes pour s'affranchir des effets du 50 Hz du courant du secteur. Les durées des décharges sont, par exemple, de six microsecondes.
Au cours d'une étape 595, pour chacune des longueurs d'onde, on normalise la moyenne des mesures effectuées sur la mesure effectuée avec de l'eau. On compense ainsi les différences d'absorbance dues à la cuve et à l'eau.
A cet effet, on applique la formule
(Intensité mesurée avec le moût pendant les décharges - Intensité mesurée avec le moût entre les décharges) / (Intensité mesurée avec l'eau pendant une décharge - Intensité mesurée avec l'eau après la décharge).
En fonction des mesures obtenues à l'issue de l'étape 595, au cours d'une étape 600, on commande le processus physique, chimique ou biologique. Par exemple, en thermovinification, on arrête le chauffage du moût lorsque le taux d'anthocyanes et d'autres composés représentés par les longueurs d'ondes caractéristiques atteint une valeur prédéterminée.
On observe d'abord, en figure 6, une étape 600, au cours de laquelle on effectue un prélèvement d'échantillon de liquide. Au cours d'une étape 605, on dilue l'échantillon prélevé dans de l'acide pour amener la solution à un pH voisin de 1 . Au cours d'une étape 610, on injecte l'échantillon dilué dans la cuve de mesure. Au cours d'une étape 615, on arrête l'échantillon pour que, sous l'effet des forces de capillarité, il s'immobilise dans la cuve. On évite ainsi les problèmes liés aux bulles et aux particules solides, dans le liquide à caractériser.
Au cours d'une étape 620, on détermine trois nombres de décharges, respectivement associés à la longueur d'onde de 520 nm, de 320 nm et de 280 nm. Le système fait d'abord une mesure pour estimer les temps d'intégration appliqués à 520 nm, 320 nm et 280 nm. Les mesures qui suivent, réalisées au cours des étapes 425 à 470, sont réalisées, avec les temps d'intégration ainsi définis.
Ainsi, pour la mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure. On constitue, ainsi une boucle de contre-réaction augmentant la dynamique du moyen de mesure d'absorbance.
De plus, au cours de l'étape 620, on détermine un quatrième nombre de décharges pour estimer le temps d'intégration pour l'eau, utilisé au cours de l'étape 480.
Puis, on passe à l'étape 425 (figure 4A).
On observe, en figure 7, une étape 700, au cours de laquelle on effectue un prélèvement d'échantillon de liquide. Au cours d'une étape 705, on dilue l'échantillon prélevé dans de l'acide pour amener la solution à un pH voisin de 1 . Au cours d'une étape 710, on injecte l'échantillon dilué dans la cuve de mesure. Au cours d'une étape 715, on arrête l'échantillon pour que, sous l'effet des forces de capillarité, il s'immobilise dans la cuve.
Au cours d'une étape 720, on détermine trois nombres de décharges, respectivement associés à la longueur d'onde de 520 nm, de 320 nm et de 280 nm et d'un quatrième nombre de décharges pour la mesure d'absorbance de l'eau, au cours de l'étape 585. En variante, on effectue une mesure d'absorbance pour une longueur d'onde pour laquelle le liquide est le plus transparent puis on sélectionne une valeur de durée d'intégration pour chaque longueur d'onde, en fonction de l'absorbance mesurée.
Ainsi, on effectue une mesure d'absorbance pour une longueur d'onde pour laquelle le liquide est le plus transparent puis on sélectionne une valeur de durée d'intégration pour chaque longueur d'onde, en fonction de l'absorbance mesurée. Ainsi, pour la mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure. On constitue, ainsi une boucle de contre-réaction augmentant la dynamique du moyen de mesure d'absorbance.
Puis, on passe à l'étape 525 (figure 5A)
Le système et le procédé présentés dans la description qui précède permettent de réaliser des mesures d'absorbance de manière automatique, sans préparation d'échantillon, avec possibilité de prélever directement le produit à analyser en ligne au cours du processus physique, chimique ou biologique.
La présente invention ne se limite pas à la commande de durée ou de température de thermovinification mais s'étend, au contraire, à d'autres applications de commande de processus dans des liquides agro-alimentaires, mettant en œuvre les mêmes ou d'autres longueurs d'ondes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (105) de mesure d'avancée de processus physique, chimique ou biologique dans un liquide de boisson alcoolisée, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un moyen (1 10) de prélèvement d'échantillon du liquide,
- un moyen (1 15) de dilution de l'échantillon dans une quantité de milieu indépendante de l'échantillon de liquide,
- un moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance du liquide pour au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant au dit processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au dit processus avec un réactif et
- un moyen (125) de commande du processus physique, chimique ou biologique en fonction de chaque dite absorbance,
dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance comporte une source de lumière (205) et un moyen de commande de la source de lumière configuré pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de mesure d'absorbance comporte une source de lumière qui émet une quantité de lumière qui est, pour au moins deux longueurs d'ondes auxquelles le moyen de mesure d'absorbance mesure l'absorbance de l'échantillon, une fonction croissante de l'absorbance de l'échantillon.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit processus comporte une augmentation de la concentration en polyphénols et/ou en anthocyanes dans ledit liquide, le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance étant adapté à mesurer l'absorbance pour au moins l'une des longueurs d'onde de 280 nm, 320 nm et 520 nm.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance comporte un moyen de correction de mesures brutes, en fonction d'une valeur d'absorbance mesurée sur un autre échantillon de liquide et/ou à une autre longueur d'onde que celle mise en œuvre pour les mesure brutes.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance est adapté à arrêter la circulation du liquide pendant la mesure d'au moins une absorbance.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance est adapté à mesurer une absorbance en l'absence d'émission de lumière.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance comporte une lampe à décharge (205) dont la puissance lumineuse émise compense partiellement la différence d'absorbance du liquide pour au moins deux longueurs d'onde auxquelles sont mesurées les absorbances du liquide.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance est adapté à mesurer l'absorbance en l'absence d'émission de lumière entre deux décharges successives de la lampe à décharge (205).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance est adapté à mesurer l'absorbance en l'absence de l'échantillon.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le moyen (120, 205, 215 à 235) de mesure d'absorbance comporte une fibre optique (215) et un dispositif à transfert de charges.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le moyen (1 10) de prélèvement d'échantillon du liquide est configuré pour prélever un échantillon présentant une turbidité du même ordre de grandeur que les turbidités observées avec les moûts rouges, notamment entre la moitié et le double des turbidités observées avec les moûts rouges.
12. Procédé de mesure d'avancée de processus physique, chimique ou biologique dans un liquide de boisson alcoolisée, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape (405, 505, 600, 700) de prélèvement d'échantillon du liquide,
- une étape (410, 510, 605, 705) de dilution de l'échantillon dans une quantité de milieu indépendante de l'échantillon de liquide,
- une étape (415 à 490, 515 à 595, 610 à 620, 710 à 720) de mesure d'absorbance du liquide pour au moins une longueur d'onde caractéristique d'une substance participant au dit processus ou d'un produit de la réaction d'une substance participant au dit processus avec un réactif et - une étape (495, 600) de commande du processus physique, chimique ou biologique en fonction de chaque dite absorbance,
dans lequel, au cours de l'étape de mesure d'absorbance, on commande une source de lumière pour faire émettre, par la source de lumière, une quantité de lumière qui est une fonction croissante d'une absorbance de l'échantillon mesurée par le moyen de mesure.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel, au cours de l'étape (415 à 490, 515 à 595, 610 à 620, 710 à 720) de mesure d'absorbance, on corrige des mesures brutes, en fonction d'une valeur d'absorbance mesurée sur un autre échantillon de liquide et/ou à une autre longueur d'onde que celle mise en œuvre pour les mesure brutes.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel, au cours de l'étape (415 à 490, 515 à 595, 610 à 620, 710 à 720) de mesure d'absorbance, on mesure une absorbance en l'absence d'émission de lumière.
15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel, au cours de l'étape (415 à 490, 515 à 595, 610 à 620, 710 à 720) de mesure d'absorbance, on mesure l'absorbance en l'absence de l'échantillon.
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