L’ottimizzazione del processo di vinificazione richiede un attento monitoraggio della qualità dei mosti prodotti nella fase di pressatura delle uve in cantina. La corretta conoscenza dello stato dei parametri chimico-fisici dei mosti consente di stimare le proprietà del prodotto in divenire, in termini di quantità di composti fenolici, torbidità, grado di ossidazione (imbrunimento), colore, proprietà aromatiche, permettendo di intervenire per frazionare, applicare inerti, ottimizzare flottazione e decantazione, proteggere il prodotto, dosare additivi. Ne scaturisce la necessità di disporre di un sistema che consenta l’acquisizione automatica e contemporanea di specifici parametri, di raccogliere i dati in situ ma anche di trasmetterli a cloud IOT, permettendo una gestione da remoto. Ciò permette di intervenire, conseguentemente, sul processo di pressatura, modulando parametri quali pressione, velocità, tempi e cicli della pressa.
Fasi per lo sviluppo del prototipo dotato di sensoristica e connettività IoT per il monitoraggio real-time del processo di pressatura di mosti
Il prototipo, composto di due moduli, realizza un sistema integrato per l’acquisizione sulla linea di: torbidità, contenuto di ossigeno, grado zuccherino, potenziale ossidoriduttivo e pH. Per la misura della torbidità dei mosti, il prototipo monta un dispositivo opto-elettronico, operante nel vicino infrarosso, appositamente progettato e realizzato presso il Ciri-Agroalimentare, in grado di misurare valori su mostri molto torbidi, fino a diverse migliaia di NTU. L’acquisizione, real-time, è programmabile in frequenza via software. Altri sensori, di tipo commerciale, di medio-alta qualità, sono interfacciati e gestiti con l’ausilio di apposita elettronica. Il dispositivo stesso è predisposto per il collegamento a taluni sensori “low cost” per un confronto delle prestazioni con altri trasduttori. Il sistema è equipaggiato di schede per la trasmissione wi-fi dei dati acquisiti, ai fine di realizzare una connettività IOT. Il prototipo è dotato di pompa per il flussaggio in continuo del prodotto attraverso vari sistemi di lettura, che permette, una volta terminato il processo e l’analisi, di effettuare anche cicli di lavaggio automatizzabili. Al fine di ottimizzare la lettura durante il processo è stato inoltre settato un pompaggio flussato che permette di leggere i valori dei sensori nel momento in cui la lettura è più stabile, ottenendo così una buona riproducibilità della lettura in continuo.
L’innovazione del sistema proposto riguarda l’approccio di integrazione di differenti sensori per la rilevazione in real-time di una serie di parametri qualitativi che permettono di monitorare la fase di pressatura dei mosti d’uva. Il prototipo è caratterizzato da un sensore e da sistemi di collegamento sviluppati internamente al CIRI-Agro-alimentare. In particolare è stata realizzata una cella ottica nell’IR che permette la complessa misura di alte torbidità (attualmente fino a 7500 NTU), con tecnica sia in trasmissione diretta che per scattering (90°). Il dispositivo installa sensori di alto-medio costo, con predisposizione per taluni sensori di basso costo, permettendo una valutazione di applicabilità in termini economici. I sensori di basso costo richiedono una manutenzione maggiore, rendendo così il costo iniziale un parametro insoddisfacente per valutare l’effettiva economicità di quanto proposto. Il sistema presentato possiede anche il collegamento wifi, indispensabile per una connessione IoT.
Il dispositivo nasce per essere applicato in cantina con i sensori immersi nel mosto, in linea o per flussaggio con diramazione della linea. Il prototipo sviluppato si configura tuttavia come potenziale strumento integrato per la valutazione di diversi prodotti liquidi, come succhi di frutta o puree. Può essere impiegato in differenti impianti produttivi del settore agroalimentare. Le potenzialità applicative possono altresì includere anche altri ambiti, chimico, farmaceutico, o altri parametri di misura, essendo un prototipo aperto con possibilità di applicazione di nuovi sensori.
Particolare della cella ottica per la misura della torbidità (a), dei sensori utilizzabili (b) e del dispositivo per la connessione wifi (c).
Esempio di applicazione in ambiente rilevante.
Il prototipo sviluppato è stato testato in cantina durante il processo di pressatura. In particolare, la raccolta dati automatica ha permesso di monitorare in tempo reale e di memorizzare i valori di taluni parametri peculiari di questa fase del processo produttivo del vino con acquisizioni su PC. Il display ha consentito una lettura veloce e immediata delle misure per un controllo istantaneo del corretto funzionamento del prototipo. Prove sono state altresì effettuate per verificare le funzioni di trasmissione dati wifi.
Il prototipo raggiunge un livello di maturità tecnologica pari a TRL 7.
CIRI Agro-Alimentare
Diemme enologica
Il prototipo è stato sviluppato nell’ambito delle attività PR FESR 2021-2027 AZIONE 1.1.2 bando per progetti di ricerca industriale strategica rivolti agli ambiti prioritari della strategia di specializzazione intelligente, del progetto “ENER-VITIS, AGRIVOLTAICO E SENSORISTICA PER L’INNOVAZIONE E LA SOSTENIBILITÀ DELLA FILIERA VITIVINICOLA”.
Prototipo con sensori per la misura di torbidità e ossigeno testato in cantina.