Plateau Technique Fermentation

 Responsable :

Marc Perez Ingénieur d'études Tél. 04 99 61 29 88 Courriel : marc.perez@inrae.fr

Le Plateau Fermentation est une structure technique collective de l’UMR SPO, qui regroupe des outils innovants de suivi en ligne et de contrôle de la fermentation alcoolique. Cette structure a pour objectif de répondre à deux thématiques centrales de recherche :

• Décrire et comprendre le métabolisme de la levure Saccharomyces cerevisiae dans des conditions maîtrisées et représentatives des conditions œnologiques industrielles
• Développer de nouvelles stratégies de contrôle de ce procédé alimentaire pour améliorer la qualité des vins

Principales activités

Réalisation de fermentations en conditions contrôlées avec acquisition en ligne des cinétiques fermentaires. Le suivi en ligne de la cinétique principale (conversion du sucre en éthanol et CO₂) est basé sur la mesure de la vitesse instantanée de production de CO₂.

Infrastructure, matériels et services

Les différents outils permettent la mise en œuvre de fermentation alcoolique en milieu liquide à des échelles allant de 20 mL à 100 L.

• PhenOFerm : robot de fermentation d’une capacité de 90 fermenteurs de 250 mL ou de 360 fermenteurs de 20 mL 
• Vigie-SPO : dispositif de 36 fermenteurs de 1 L 
• FoLAM (Fermentation on Line Aroma Monitoring) : dispositif de 4 fermenteurs de 2 L permettant le suivi en ligne des composés d'arômes fermentaires par chromatographie gazeuse. L'implémentation d'un modèle de transfert gaz/liquide au logiciel de suivi permet de calculer en temps réel les concentrations liquide d'une dizaine d'esters et d'alcools supérieurs d'intérêts (dont acétaldéhyde, isobutyl acétate, propanol, isobutanol, isoamyl acétate, isoamyl alcool) à partir des concentrations mesurées dans le CO2 dégagé.
• FCME (Fermenteur continu multi-étagé) : dispositif constitué de 4 fermenteurs continus en série, permettant de mimer différents stades de la fermentation œnologique en régime stationnaire. Il représente une approche originale pour l'étude du métabolisme de la levure.

Le suivi en ligne des fermentations est systématiquement complété par l'analyse hors-ligne de la population levurienne et des produits principaux et secondaires issus du métabolisme fermentaire levurien. Ces dosages constituent une empreinte spécifique du mode de conduite de la fermentation et de la levure utilisée.

Spécificités 

• Gestion non-isotherme de la température;
• Pilotage des ajouts de nutriments (azote, oxygène) en fonction du temps, ou en fonction de CO₂ dégagé.

Ces outils sont complétés par un dispositif de 16 cuves de 1 hL implantées à l’Unité expérimentale de Pech-Rouge (contact E. Aguera) pour des expérimentations œnologiques à l’échelle pilote.

Gestion des données 

L'ensemble de ces dispositifs sont pilotés par des logiciels développés en interne sous LabVIEW. Les données en ligne provenant des différents outils, sont automatiquement insérées dans le système d'information ALFIS (Alcoholic Fermentation Information System). Cette base de données développée en collaboration avec l’UMR MISTEA (INRAE Montpellier) est dédiée à l'étude de la fermentation alcoolique. Elle permet l'acquisition, l'annotation et la consultation des mesures en ligne ou hors-ligne sur les différents outils du plateau.

Fonctionnement

Le plateau est accessible à tous les utilisateurs potentiels de l’UMR SPO et, occasionnellement à des partenaires académiques ou privés externes sur des projets communs précis et sous forme de prestations de services.

Personnels impliqués

Publications principales

- Mouret J-R, Aguera E, Perez M, Farines V, Sablayrolles J-M (2021) Study of oenological Fermentation: which strategy and which tools? Fermentation (7), 155, https://doi.org/10.3390/fermentation7030155
- Bloem A, Rollero S, Seguinot P, Crépin L, Perez M, Picou C, Camarasa C (2018) Workflow based on the combination of isotopic tracer experiments to investigate microbial metabolism of multiple nutrient sources. J. Vis. Exp. (131), e56393, doi:10.3791/56393
- Duc C, Pradal M, Sanchez I, Noble J, Tesnière C, Blondin B (2017) A set of nutrient limitations trigger yeast cell death in a nitrogen-dependent manner during wine alcoholic fermentation. PLoS ONE 12(9): e0184838
- Casenave C, Dochain D, Harmand J, Perez M, Rapaport A, Sablayrolles J-M (2014). Control of a multi-stage continuous fermentor for the study of the wine fermentation. Proceedings of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control, Cape Town, South Africa. August 24-29, 2014, p. 6192-6197