La fermentation alcoolique (FA) doit s’adapter aux variations de composition des moûts issus des variétés résistantes et du stress hydrique qui découle du dérèglement climatique. L’augmentation des teneurs en sucres et la diminution de celles en lipides constatées nécessitent d’accompagner l’innovation variétale avec la mise en œuvre de pratiques de vinifications permettant de sécuriser le cycle fermentaire et d’éviter les arrêts de fermentation pouvant apparaître dans ce contexte. L’apport d’oxygène (O₂) est une pratique commune permettant d’améliorer les cinétiques de FA en assurant une bonne viabilité des levures tout au long du processus. Cependant, aucune technique actuelle (remontage, micro-oxygénation…) ne permet ni de quantifier ni de maîtriser exactement l’O₂ réellement transféré dans le moût.

L’UMR SPO a développé et validé un système d'oxygénation sans bulles à l'échelle laboratoire (10 L). Dans ce système, l’O₂ est ajouté par diffusion à travers un tuyau à membrane en silicone. L’effet de plusieurs paramètres sur le transfert d’O₂ a pu être évalué et ces données ont été utilisées pour construire et valider un modèle mathématique qui calcule l'Oxygen Transmission Rate (OTR) du tuyau en fonction des caractéristiques du tuyau et des paramètres de fonctionnement.

En 2022, l’UEPR a validé un passage à l’échelle de 100 L mais a aussi mis en évidence le besoin d’augmenter la surface d’échange et d’améliorer le pilotage du système.

L’objectif de ce projet est de passer à l’échelle industrielle en faisant évoluer le dispositif d’apport d’O₂ actuel (tuyau enroulé dans une enceinte sous O₂) vers un ensemble empoté de fibres creuses de type contacteur membranaire (CM) grâce à l’expertise et au savoir-faire du LGC en ce domaine.

Le projet débutera par la sélection de matériaux polymères des fibres creuses du CM puis suivra une étude de conception et dimensionnement des CM afin d’assurer une perméabilité contrôlée à l’O₂, une résistance à l’encrassement et à la pression ainsi qu’une architecture adaptée à l’apport d’O₂ sur une cuve de moût en fermentation. Les prototypes développés seront ensuite caractérisés et la procédure d’apport d’O₂ sera établie et optimisée à la Halle de Fermentation Différée (HFD) de l’UEPR sur eau, moût synthétique et moût (surtout de variétés résistantes) en fermentation.

3 cycles de fabrication de 1 ou 2 prototypes de CM au LGC suivis d’essais principalement sur des moûts de variétés résistantes à l’UEPR sont prévus sur les 2 ans du projet (Phases 1 à 3).

A terme, la finalité du programme d’études est d’obtenir un CM suffisamment performant pour intéresser des industriels à son développement en partenariat.

Partenariat et financement

Ce stage s’insère dans le projet GOFAC de recherche collaborative avec le Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse et l’UMR SPO de Montpellier. GOFAC est financé par la région Occitanie via l’Appel à Projet Vinid’Occ.

Programme travail stage

La mission du stagiaire sera de réaliser le programme de travail ci-dessous sous l’encadrement des responsables scientifiques du projet.

Au LGC Toulouse :

Durée : 1 à 2 mois maximum

Responsables LGC JC Remigy & A Devatine

Étude bibliographique, choix du polymère (alimentarité, porosité, résistance au colmatage et à la pression…), dimensionnement et fabrication de CM pour cuves de 100 L (longueur, diamètre, nombre de fibres, architecture…). Ce travail s’appuiera, notamment, sur le modèle mathématique développé par l’UMR SPO (V Farines).

A INRAE Gruissan :

Durée : 4 à 5 mois

Responsables UEPR JC Vidal, E Aguera, appui scientifique UMR SPO V Farines

Essais d’oxygénation en conditions œnologiques sur solutions modèles (eau, eau carboniquée), sur moûts de 2024 principalement de variétés résistantes en fermentation : contrôle d’étanchéité, résistance à la pression, calcul de KLa, évaluation encrassement. Optimisation du transfert O₂ (KLa) en fonction des variables d’utilisation et en s’appuyant sur la modélisation mathématique des transferts couplés O₂/CO₂ (LGC).