Lorsque les scientifiques travaillant chez FOSS sur des solutions analytiques pour l’industrie laitière ont développé une nouvelle technologie dans l’analyse d’échantillons liquides, ils ont rapidement détecté son potentiel pour d’autres applications. « La solution de départ était destinée au lait, mais nous l’avons appelée analyseur de produits liquides, car nous pouvions voir comment ce dernier pouvait être utilisé au-delà de l’industrie laitière », explique Henrik Juhl, qui a suivi le développement de l’analyse des liquides, du concept de départ à la fin des années 1990 jusqu’à aujourd’hui.
Des informations instantanées grâce à l’infrarouge
L’innovation est venue de l’utilisation de la lumière infrarouge pour examiner en profondeur la composition d’un échantillon liquide, atteignant l’activité moléculaire, car c’est à ce niveau que l'on manque encore d'informations.
Toutes les molécules organiques vibrent. Cette vibration peut être observée en diffusant de la lumière infrarouge à travers un échantillon et en détectant ce qui sort de l’autre côté. Cela crée un signal sous la forme d’un spectre infrarouge qui révèle toutes sortes de choses intéressantes sur l’échantillon. « L’analyse est basée sur la transmission infrarouge », explique Henrik. « On envoie de la lumière, puis on collecte celle qui ressort de l’autre côté pour obtenir les spectres. Ceux-ci peuvent ensuite être convertis en données exploitables. »
Après avoir déchiffré le code pour les applications d’analyse des produits laitiers, les développeurs ont rapidement vu le potentiel qui s'offrait à eux pour l'industrie vinicole. Au lieu de chercher des vibrations moléculaires indiquant la teneur en matière grasse et en protéines du lait, pourquoi ne pas utiliser la technologie pour rechercher l’éthanol, le pH, l’acide malique et d’autres valeurs dans un échantillon de vin ? Cela pourrait constituer une nouvelle mine d’informations pour les vinificateurs. Les résultats des tests pour plusieurs paramètres peuvent être fournis en quelques secondes, bien plus rapidement que les méthodes traditionnelles.
Collaboration du concept à la solution pratique
Une fois le concept établi, le travail a commencé pour créer un analyseur facile et pratique à utiliser pour les laboratoires vinicoles et les vignerons, dans le cadre de leur activité quotidienne. C’est ainsi que le premier analyseur FOSS WineScan™ a été lancé en 1999 et qu’une série d’étapes d’évolution ont été franchies jusqu’à aujourd’hui, chacune apportant des gains incrémentaux en termes de capacité, de facilité d’utilisation et de coût de propriété.
Alors que le développement de l’instrumentation a été assez rapide, l'étape la plus importante a consisté à créer les modèles mathématiques qui pourraient convertir les signaux infrarouges en données significatives. « C’était une période d’essai », explique Henrik. « Il s’agissait vraiment de découvrir ce que nous pouvions mesurer et ce que nous ne pouvions pas mesurer. » C’est là qu’un aspect clé de la technologie WineScan entre en jeu.
Quelle est votre longueur d’onde ?
Par rapport à une technologie analytique antérieure qui n’utilisait que certaines parties de la longueur d’onde de l’infrarouge moyen, celle-ci exploite toute la plage. Cela peut être comparé au fait d'être au sommet d'une colline avec une belle vue sur un large horizon. Vous pouvez voir beaucoup plus loin que si vous étiez dans une vallée très arborée.
Néanmoins, la définition de ce qui peut être vu avec l’analyse infrarouge moyen a des limites. « Toutes les molécules contribuent aux spectres infrarouges moyens, mais leur contribution est proportionnelle à leur concentration », explique Henrik. « Si leur concentration est trop faible, elle passe en dessous du seuil de l’instrument. Par exemple, lorsqu'une concentration passe en dessous de 0,5 gramme par litre, il devient très difficile de mesurer la présence de la molécule. »
Une collaboration continue avec l’industrie a joué un rôle important dans le grand voyage de la découverte. « Il y a eu beaucoup d’intérêt de la part des laboratoires vinicoles et une très bonne collaboration avec eux », explique Henrik. « Lorsqu’ils ont testé un échantillon avec les méthodes normalisées de référence, ils l’ont également testé sur l’instrument WineScan pour capturer les spectres. »
L’enregistrement à partir des tests de référence et de l’analyse infrarouge a créé un ensemble de données en pleine croissance qui a été utilisé pour déterminer quels paramètres pouvaient être mesurés et programmer la solution en conséquence.
Les premiers tests fournis concernaient l’éthanol, le pH, l’acide volatil, l’acidité totale, l’acide malique, l’acide lactique, le glucose et le fructose.
Étant donné sa valeur et son caractère révolutionnaire, l’industrie vinicole a rapidement souligné que le premier paramètre d’intérêt dans le vin fini était encore absent de la liste, à savoir la nécessité de tester le sulfite sous forme de dioxyde de soufre libre et total. « L'élément le plus important à mesurer régulièrement est le dioxyde de soufre, » explique Henrik. Il poursuit : « Comme il est consommé par le vin, il est important de le mesurer fréquemment pour vérifier qu’il en reste un peu afin de maintenir son action conservatrice, mais il est totalement inutile d'en ajouter plus que nécessaire. »
Le problème avec le dioxyde de soufre pour la solution d’origine était que sa concentration était très faible. Henrik et son équipe ont dû accepter qu’il ne pouvait pas être inclus dans la première offre de solution. « Mais nous n’avons pas renoncé », explique-t-il.
Idéal pour les liquides
Les retours positifs sur les premières solutions en France et en Espagne ont incité les concepteurs à répondre à une liste de souhaits toujours plus longue de paramètres de test importants. Le développement de tests pour le moût de raisin était une priorité, car ces derniers pourraient faire une grande différence dans l’évaluation de la qualité du raisin pendant la période chargée des vendanges. Une meilleure compréhension des paramètres tels que le glycérol, l’acide gluconique et l’acide acétique permettrait de prendre de meilleures décisions sur la manipulation des fruits afin d'obtenir les meilleurs résultats en aval du processus de vinification.
L'avancée technologique a nécessité des travaux sur la manipulation des échantillons. Avec l’analyse infrarouge moyen, la lumière ne peut pénétrer qu’un échantillon liquide très fin dont l’épaisseur est égale à la moitié de celle d’un morceau de papier, soit 50 microns, pour être précis. Cela impose certaines restrictions sur le type d’échantillon et la manière dont il est présenté.
Entre-temps, les demandes de test du dioxyde de soufre n’ont fait qu'augmenter jusqu’à ce qu’un élément crucial ait été trouvé. « Nous avons découvert que le dioxyde de soufre pouvait être mesuré avec la technologie infrarouge moyen, si on pouvait transférer l’échantillon d’un liquide en une phase gazeuse. Nous l’avons donc fait », explique Henrik. « Cela constituait un réel défi, mais nous avons réussi. »
Il explique qu’une grande partie de la difficulté réside dans le fait qu’un échantillon liquide de vin contient environ 85 % d’eau. « Il absorbe beaucoup de lumière infrarouge, ce qui devient un problème lorsque vous souhaitez mesurer des paramètres à faible concentration tels que le dioxyde de soufre. Mais si vous pouvez créer un gaz, vous pouvez réduire la quantité d’eau dans la phase gazeuse, ajouter de l’acide dans un échantillon et évaporer le dioxyde de soufre. Vous voyez donc beaucoup plus de dioxyde de soufre et beaucoup moins d’eau. »
Perfectionnement d’un concept éprouvé
D’autres étapes importantes de l’analyse des vins ont inclus des instruments fonctionnant sur la même technologie, mais avec un encombrement physique et économique plus faible pour les petits producteurs de vin. L’un des points positifs qui en est ressorti est la manipulation du vin pétillant sans préparation d’échantillon. Normalement, l’échantillon doit être dégazé pour éliminer les bulles, car celles-ci permettraient simplement à la lumière de passer directement sans enregistrer de signal.
En se mettant à jour, la dernière solution WineScan est revenue au défi que représente le test du dioxyde de soufre pour passer au niveau supérieur, avec une facilité d’utilisation et des améliorations que la lumière UV apporte par rapport à l’infrarouge. « Nous avons assez bien compris ce que nous pouvions et ne pouvions pas mesurer », explique Henrik. Mais il souligne également que le travail visant à améliorer les normes en termes d’analyse des vins dans le monde entier ne s’arrêtera jamais. « Nous ne vendons pas d’instruments, mais des résultats qui permettent aux vignerons et aux laboratoires vinicoles de faire un meilleur travail. Cela nécessite de traduire les variations locales sous la forme d’un étalonnage qui fonctionne où que le vin soit produit. Nous avons réussi à réutiliser le travail d’étalonnage pour les anciennes solutions et à les transférer vers les nouvelles. Ainsi, les nouveaux outils deviennent de plus en plus fiables », conclut Henrik.
