SENSORISTICA APPLICATA IN ENOLOGIA

The analyzes of the main wine analytes during the winemaking process are generally outsourced to external laboratories due to the methods traditionally used in their determination, such as gas chromatography and spectrophotometry or even through ebullioscopy and densiometric methods. This analysis requires the use of expensive reagents, qualified personnel as well as a very high initial investment, which justifies the purchase only in the case of intensive use. During the winemaking process, however, the oenologist needs to constantly monitor certain parameters, especially during alcoholic fermentation / maceration, malolactic fermentation, refinement and quality control, with those that become routine tests. Sensors represent an inexpensive, fast and reliable tool in the analysis of the main chemical compounds in wine, meeting the standards of reliability and robustness that a use for monitoring the industrial process requires. This thesis aims to analyze and highlight the different applications in oenology of sensor systems that possess the characteristics necessary for a real use in the monitoring of the main analytes, whose periodic analysis is subject to outsourcing to analysis laboratories, such as, for example, the main alcohols, organic acids, polyphenols and molecules responsible for the main defects in wines. In this way, an overview of the sensor technologies currently available for each analyte is created without emphasizing any sensor classes. This research shows that the use of nanomaterials and composite materials have played a primary role in implementing the detection capability of the sensors, increasing their sensitivity and selectivity. The improvement and use of chemometric techniques, in the processing of raw data, have allowed a further step forward in detection through sensors, allowing the recognition of the analytes through the processing of data and response patterns, reducing the need for highly selective elements during the design phase. The sensor’s landscape is still immature as regards a potential industrial use, requiring more literature regarding comparisons with traditional methods of analysis and real application in the industrial field, providing the validation necessary for the commercialization of those that would otherwise remain only prototypes.

Le analisi dei principali analiti del vino durante il processo di vinificazione sono generalmente affidate a laboratori esterni a causa dei metodi tradizionalmente utilizzati nella loro determinazione, come gas cromatografia e spettrofotometria o ancora tramite metodi ebullioscopici e densimetrici, che richiedono l’utilizzo di reagenti costosi e personale qualificato nonché di un investimento iniziale molto alto, che ne giustifica l’acquisto solo nel caso di un intenso utilizzo. Durante il processo di vinificazione però l’enologo necessità di monitorare costantemente alcuni parametri, in particolar modo, durante la fermentazione/macerazione alcolica, la fermentazione malolattica, l’affinamento e il controllo qualitativo, con esami di routine. I sensori rappresentano uno strumento economico, rapido e affidabile nell’analisi dei principali composti chimici nel vino, garantendo gli standard di affidabilità e robustezza che un impiego per il monitoraggio del processo industriale richiede. Questa tesi vuole analizzare ed evidenziare le diverse applicazioni in enologia dei sistemi sensoristici che possiedono le caratteristiche necessarie per un reale impiego nel monitoraggio dei principali analiti, la cui analisi periodica è soggetta a esternalizzazione presso laboratori di analisi, come, ad esempio, i principali alcoli, gli acidi organici, i polifenoli e le molecole responsabili dei principali difetti dei vini. In questo modo viene creata una panoramica delle tecnologie sensoristiche attualmente disponibili per ogni analita senza dare particolare evidenza a singole classi di sensori. Dalla ricerca si evince che l’uso di nanomateriali e materiali compositi hanno giocato un ruolo di primaria importanza nell’implementazione della capacità di rilevamento dei sensori, incrementandone la sensibilità e la selettività. Il miglioramento e l’utilizzo di tecniche chemometriche, nell’elaborazione dei dati grezzi, hanno permesso un ulteriore passo avanti nella rilevazione tramite sensori, permettendo il riconoscimento degli analiti attraverso l’elaborazione dei dati e dei pattern di risposta tipici dei singoli analiti, riducendo il bisogno di elementi selettivi nella costituzione del sensore. Il panorama sensoristico risulta ancora acerbo per quanto riguarda un potenziale utilizzo industriale, necessitando di maggiore letteratura riguardante le comparazioni con metodi tradizionali di analisi e applicazione reale nel campo industriale, provvedendo la validazione necessaria per la commercializzazione, di quelli che altrimenti rimarranno solo prototipi.