Photomètre pour smartphone

Dans un contexte de changement climatique et de densité démographique croissante, des thèmes tels que le développement durable et la sécurité alimentaire prennent une importance de plus en plus centrale. Cela renforce l’importance d’un contrôle fiable des processus afin d’éviter les rebuts dus au non-respect des spécifications ou des exigences légales. Cela revêt une importance capitale, en particulier pour les petites et moyennes entreprises, car les pertes financières supplémentaires qui en découlent ne peuvent être tolérées compte tenu d’une situation concurrentielle déjà difficile. En Allemagne, les exploitations viticoles sont principalement constituées de ce type de PME. L’objectif du projet AiF était donc de développer un système d’analyse photométrique économique destiné à être utilisé dans les exploitations viticoles. Il s’agissait également de mettre au point des méthodes d’analyse simples et peu coûteuses pouvant être utilisées dans les caves à vin.

L'objectif du projet est de détecter et d'évaluer, à l'aide de la photométrie par smartphone, des paramètres tels que l'acidité, la couleur, la teneur en sucre, l'alcool, le SO₂, mais aussi les phénols totaux et la stabilité des protéines. Dans le domaine microbiologique, il est prévu d’analyser la densité cellulaire des bactéries vivantes. Une application dans le domaine du contrôle des matières premières est également envisageable.

Dans le cadre de ce projet, un photomètre portable a été développé ; celui-ci peut être fabriqué à moindre coût grâce à la combinaison de diodes électroluminescentes comme source lumineuse et d’un phototransistor comme capteur. La flexibilité d’utilisation de l’appareil de mesure est assurée par le placement des éléments optiques sur des cartes interchangeables. Le circuit de mesure développé garantit une mesure précise. L’utilisation intuitive de l’appareil de mesure, ainsi que la possibilité de mettre en œuvre différents protocoles de mesure, sont assurées par l’application pour smartphone associée. L’application permet une intégration spécifique aux paramètres des procédures de mesure et des fonctions d’évaluation.

Divers protocoles de mesure ont été (re)développés pour l’analyse du vin. D’une part, une méthode a été mise au point pour représenter la couleur des vins rouges et blancs dans l’espace colorimétrique CIE L*a*b*. Un calcul a ainsi été mis en œuvre, qui permet, à partir de mesures individuelles, de calculer les spectres de transmission du vin, puis les coordonnées chromatiques dans l’espace colorimétrique CIE L*a*b*. Dans ce contexte, la détermination de la couleur selon la méthode de Glories ainsi que la corrélation entre ces deux méthodes de détermination de la couleur et la perception humaine ont également été étudiées. À l’aide de l’apprentissage automatique, un modèle a en outre pu être développé pour distinguer le « Blanc de Noir » du rosé et du vin blanc.

Pour déterminer la stabilité cristalline du vin, les protocoles de mesure des concentrations en calcium et en potassium ont été adaptés, perfectionnés et optimisés en vue de leur application au vin. Il en a été de même pour les teneurs en fer, en phénols totaux et en soufre, cette dernière étant liée au potentiel d’oxydation. La possibilité d’une utilisation en tant que néphélomètre a été validée à l’aide de la mesure de la turbidité lors du test de Bent.

Les paramètres microbiologiques revêtant également une grande importance dans la pratique, ceux-ci ont également été étudiés au cours du projet. Une méthode de détection précoce de la fermentation malolactique a ainsi été mise au point, permettant une prévision jusqu’à deux jours à l’avance. Aucune méthode de mesure photométrique n’avait encore été développée à cet effet.

Cela a permis, au cours du projet, de mettre au point un photomètre portable qui, grâce à sa petite taille, sa grande sensibilité et sa flexibilité d’utilisation, est adapté à une utilisation dans les exploitations viticoles. Grâce à l’intégration d’une application, l’appareil de mesure convient également aux routines de mesure complexes. Sa capacité d’utilisation pour des matrices complexes telles que le vin a été démontrée à l’aide de différents paramètres, sans toutefois s’y limiter. L’appareil de mesure offre ainsi une perspective prometteuse pour la mise en œuvre d’un contrôle des processus à la fois économique et précis dans l’industrie viticole et au-delà.

Ce projet de recherche est mené en collaboration avec le Prof. Dr Dominik Durner et l’université de Kaiserslautern (direction du projet : Prof. Dr Roland Ulber).