Quando gli scienziati che presso FOSS lavorano alle soluzioni analitiche per l'industria casearia hanno sviluppato un'innovazione nell'analisi dei campioni liquidi, hanno subito intuito il potenziale per altre applicazioni. "La soluzione originale era per il latte, ma l'abbiamo chiamata analizzatore di prodotti liquidi, perché potevamo vedere come potesse essere utilizzata al di là dell'industria casearia", spiega Henrik Juhl, che ha seguito lo sviluppo dell'analisi dei liquidi dal concetto originale alla fine degli anni Novanta fino ai giorni nostri.
Informazioni immediate con gli infrarossi
L'innovazione è arrivata grazie all'uso della luce infrarossa per analizzare in profondità la composizione di un campione liquido, fino all'attività molecolare, perché è qui che un tesoro ricco di conoscenze aspetta di essere trovato.
Tutte le molecole organiche vibrano e questa vibrazione può essere osservata facendo passare la luce infrarossa attraverso un campione e rilevando ciò che esce dall'altra parte. In questo modo si crea un segnale sotto forma di spettro infrarosso che rivela ogni sorta di aspetto interessante del campione. "L'analisi si basa sulla trasmissione nel vicino infrarosso", afferma Henrik. "Si invia la luce all'interno e poi si raccoglie la luce sull'altro lato per ottenere gli spettri. Gli spettri possono quindi essere convertiti in dati utilizzabili."
Avendo decifrato il codice delle applicazioni per analizzare i prodotti caseari, gli sviluppatori hanno subito visto il potenziale per il vino. Invece di cercare vibrazioni molecolari che indichino grassi e proteine nel latte, perché non utilizzare la tecnologia per cercare etanolo, pH, acido malico e altro in un campione di vino? Questo potrebbe aprire un nuovo mondo di conoscenze per i produttori di vino. I risultati dei test per diversi parametri potrebbero essere forniti in pochi secondi, molto più velocemente rispetto ai metodi di analisi tradizionali.
Collaborazione dall'idea alla soluzione pratica
Stabilito il concetto, si è iniziato a lavorare alla realizzazione di un analizzatore che fosse facile e pratico da utilizzare per i laboratori enologici e i produttori di vino nell'ambito del loro lavoro quotidiano. Questo ha portato al lancio del primo analizzatore FOSS WineScan™ nel 1999 e a una serie di ulteriori passi evolutivi fino ad oggi, ognuno dei quali ha apportato incrementi in termini di capacità, facilità d'uso e costi di gestione.
Mentre lo sviluppo della strumentazione è stato abbastanza rapido, il passo più grande è stato creare i modelli matematici in grado di convertire i segnali a infrarossi in dati significativi. "È stato un periodo di prova", spiega Henrik. "Si trattava di capire cosa potevamo misurare e cosa no." È qui che è entrato in gioco un aspetto chiave della tecnologia WineScan.
Qual è la vostra lunghezza d'onda?
Rispetto alle tecnologie analitiche precedenti, che utilizzavano solo alcune parti della lunghezza d'onda del medio infrarosso, questa tecnologia sfrutta l'intera gamma. Può essere paragonato a una collina con una bella vista su un ampio orizzonte. Si può vedere molto di più rispetto a chi si trova in una valle piena di alberi.
Tuttavia, la definizione di ciò che si può vedere con l'analisi nel medio infrarosso ha dei limiti. "Tutte le molecole contribuiscono agli spettri del medio infrarosso, ma il loro contributo è proporzionale alla loro concentrazione", afferma Henrik. "Se la loro concentrazione è troppo bassa, scende al di sotto della soglia dello strumento. Ad esempio, quando si scende al di sotto di 0,5 grammi per litro, diventa molto difficile da misurare."
Una collaborazione costante con l'industria ha svolto un ruolo importante nel viaggio di scoperta. C'è stato molto interesse da parte dei laboratori enologici e un'ottima collaborazione", dice Henrik. "Quando hanno analizzato un campione con i metodi di riferimento standard, lo hanno fatto anche con lo strumento WineScan per acquisire gli spettri".
La registrazione sia dai test di riferimento che dall'analisi a infrarossi ha creato un pool di dati in rapida crescita che è stato utilizzato per scoprire quali parametri potevano essere misurati e per programmare la soluzione di conseguenza.
I primi test forniti riguardavano etanolo, pH, acido volatile, acidità totale, acido malico, acido lattico, glucosio e fruttosio.
Per quanto questo sia un risultato prezioso e rivoluzionario, l'industria vinicola ha presto sottolineato che dall'elenco mancava ancora il parametro numero uno di interesse per il vino finito, ovvero la necessità di analizzare i solfiti sotto forma di anidride solforosa libera e totale. "Il parametro più importante e misurato più volte è la SO2 ," spiega Henrik, e continua: "Poiché viene consumata dal vino, è importante misurarla frequentemente per verificare che ne rimanga ancora un po' per mantenere la sua azione conservante, ma nessuno vuole aggiungerne più del necessario".
Il problema della SO2 nella soluzione originale era che la concentrazione è molto bassa. Henrik e il suo team dovevano accettare che non potesse essere inclusa nella prima soluzione offerta. "Ma non ci siamo arresi", afferma.
Ideale per i liquidi
Il feedback positivo sulle prime soluzioni in Francia e Spagna ha spinto gli sviluppatori a soddisfare un elenco sempre più ampio di importanti parametri di test. Lo sviluppo di test per il mosto è stata una priorità particolare, in quanto poteva fare una grande differenza nella valutazione della qualità dell'uva durante l'intenso periodo della raccolta. Una maggiore conoscenza di parametri quali glicerolo, acido gluconico e acido acetico consentirebbe di prendere decisioni migliori sulla gestione dell'uva per ottenere i migliori risultati a valle del processo di vinificazione.
Lo sviluppo ha richiesto un lavoro sulla gestione dei campioni. Con l'analisi nel medio infrarosso, la luce può penetrare solo in un campione di liquido molto sottile, pari a circa la metà dello spessore di un foglio di carta, o 50 micron, per essere precisi. Questo pone alcune limitazioni al tipo di campione e a come viene presentato.
Nel frattempo, le richieste di sola SO2 sono aumentate sempre più fino a quando non è stato individuato un punto di svolta. "Abbiamo scoperto che la SO2 può essere misurata con la tecnologia del medio infrarosso, se si riesce a trasferire il campione da una fase liquida a una fase gassosa, così lo abbiamo fatto", racconta Henrik. "È stata una sfida, ma ce l'abbiamo fatta."
Spiega come una parte importante della sfida sia rappresentata dal fatto che un campione liquido di vino contiene circa l'85% di acqua. "Assorbe una grande quantità di luce infrarossa, che diventa un problema quando si vogliono misurare parametri a bassa concentrazione come la SO2. Ma se si riesce a creare un gas, si può ridurre la quantità di acqua nella fase gassosa e, aggiungendo un acido al campione, è possibile far evaporare la SO2, in modo da vedere molta più SO2 e molta meno acqua."
Perfezionare un concetto collaudato
Altre pietre miliari lungo la strada dell'analisi del vino hanno incluso strumenti che lavorano sulla stessa tecnologia, ma con un impatto fisico ed economico minore per i piccoli produttori di vino. Una delle cose più interessanti che ne sono scaturite è la possibilità di trattare il vino frizzante senza preparazione del campione. Normalmente, il campione deve essere degassato per eliminare le bolle, che permetterebbero alla luce di passare direttamente attraverso di esso senza registrare alcun segnale.
Per aggiornare le cose, l'ultima piattaforma WineScan è tornata alla sfida della SO2 per portarla a un livello superiore con la facilità di gestione e i miglioramenti dati dalla luce UV, invece che dall'infrarosso, per il rilevamento della SO2. "Abbiamo capito abbastanza bene cosa possiamo e cosa non possiamo misurare", afferma Henrik. Ma sottolinea anche che il lavoro per portare l'analisi rapida del vino a standard sempre più elevati in tutto il mondo non si fermerà mai. "Non vendiamo strumenti, ma risultati che consentono ai produttori di vino e ai laboratori enologici di svolgere un lavoro migliore. Ciò richiede la conversione in variazioni locali sotto forma di una calibrazione che funzioni ovunque si produca vino. Siamo riusciti a riutilizzare il lavoro di calibrazione delle soluzioni precedenti e a trasferirlo alle nuove, e in questo modo le nuove soluzioni diventano sempre più forti", conclude Henrik.
