BOX-WINE: la qualità del vino sotto controllo

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Molto spesso ci si chiede se un prodotto sia realmente di qualità o meno, soprattutto per quanto riguarda cibi e bevande in quanto direttamente responsabili di eventuali problemi che possono creare alla nostra salute. Questo capita ancor di più quando ci si trova di fronte a una bottiglia o a un calice di vino; accentuato dal fatto che siamo alla continua ricerca del giusto rapporto qualità-prezzo.  

Ma quali sono gli elementi che fanno di un vino un prodotto di qualità e soprattutto, quali sono le tecnologie in mano alle cantine che permettono di monitorare tutti i diversi parametri?

Noi di EDALAB ci siamo chiesti come i sistemi IoT nelle vostre mani possano essere declinati per cercare di controllare e monitorare tutti i parametri che contribuiscono alla produzione di un vino di qualità. Il nostro intento è stato quello di realizzare un sistema in grado di rilevare, in tempo reale, una serie di dati che possano essere elaborati in modo da ottenere importanti informazioni in merito ai valori di parametri fondamentali nella produzione di un vino. 

Di seguito vi presentiamo i dettagli del progetto che abbiamo realizzato in questo ambito e tutte le possibili declinazioni per cui BOX-WINE può essere impiegato in altri settori dello Smart Agrifood.

 

La produzione di vino diventa smart 

L’intero progetto è stato ideato e sviluppato per inserirsi nel modo più versatile possibile nella macro-traiettoria agroalimentare sostenibile, in particolare, nell’ambito dei Big Data per la creazione di algoritmi complessi e di sistemi di supporto alle decisioni per quanto riguarda la produzione di vini DOC e DOCG.

Lo scopo del progetto è creare valore aggiunto grazie allo sviluppo di modelli previsionali della shelf-life del vino, usando metodi di analisi rapidi, economici, facili da utilizzare e che siano smart. Dunque, come è facile intuire le competenze che un sistema del genere richiede sono sicuramente quelle informatiche, per riuscire a gestire e a interpretare i big data generati tramite l’uso di device e intelligenza artificiale (IA), ma si parla anche di competenze enologiche e analitico strumentali utili a interpretare le informazioni nell’ottica wine.  

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L’ossidazione è la principale causa della perdita di freschezza ed eleganza aromatica del prodotto che va incontro a un decadimento qualitativo e all’invecchiamento precoce del vino. I fenomeni di ossidazione sono abbastanza complessi e vedono il coinvolgimento di diversi composti fenolici tra cui aminoacidi, SO2, peptidi, aldeidi e metalli vari che combinandosi tra loro, sotto l’effetto di diversi livelli di esposizione solare e sbalzi termici causano un mutamento importante nelle caratteristiche del prodotto. Generalmente, attraverso una reazione redox catalizzata da metalli di transizione – Cu+ e Fe2+ – l’ossigeno è convertito in radicali liberi molto reattivi, capaci di ossidare un numero elevato di composti presenti nel vino causando, così, l’invecchiamento precoce di cui parlavamo prima.

Con la globalizzazione anche il mercato vinicolo ha subito importanti conseguenze nella commercializzazione dei vini come, ad esempio, il fatto che le bottiglie spesso viaggiano da una parte all’altra del mondo in condizioni non adeguatamente controllate. Inoltre, ad oggi, nella grande distribuzione, in cui vige la regola dei grandi numeri e del just-in-time, queste stesse bottiglie possono rimanere esposte sugli scaffali per un periodo di tempo che non si può stabilire a priori, né tantomeno è possibile capire quando effettivamente verranno consumate dall’acquirente. Per cui lavorare sul miglioramento della shelf-life risulta difficile per il produttore di vino senza adeguati supporti che lo aiutino a rilevare tutti i dati e le informazioni di cui ha bisogno.   

I vini bianchi sono particolarmente sensibili ai fenomeni di ossidazione: l’aroma varietale, fruttato e fresco viene perso e sostituito da note pesanti di miele e cera d’api che si accompagnano spesso a un incupimento del colore e allo sviluppo di un retrogusto amaro. Nei vini rossi, invece, compaiono aromi di prugna secca e frutta cotta. Al palato il vino si appiattisce e si osserva un imbrunimento del colore. Dunque, con l’invecchiamento precoce si perdono sia l’identità varietale che diverse caratteristiche legate alla dimensione del terroir di quel determinato vitigno, ed i vini vengono percepiti come molto simili tra loro.

Controllare la solubilizzazione dell’ossigeno nel vino, evitare l’eccessiva esposizione all’aria, eliminare i metalli (ferro e rame) catalizzatori dell’ossidazione, limitare gli sbalzi di temperature che aumentano i livelli di pH e riducono l’acidità bruciando gli aromi sono tutte azioni necessarie affinché le qualità organolettiche del vino restino intatte da quando esce dall’azienda a quando il prodotto viene degustato e consumato. 

Il produttore può agire per prevenire l’ossidazione finché il vino rimane in azienda, grazie all’aggiunta di additivi, quali l’anidride solforosa (SO2), che, però, essendo nociva alla salute dell’uomo può essere impiegata solo in quantità limitate e, in ogni caso, se ne sta facendo un uso sempre più ridotto. Dal momento in cui la bottiglia esce dalla cantina non ha più alcun controllo da parte del produttore che, quindi, non può più monitorare alcun parametro relativo allo stato del proprio vino.  

In questo senso, riuscire a capire quali vini e quale particolare composizione chimica supportano meglio l’invecchiamento diventa un aiuto fondamentale per il produttore, in quanto permette di ridurre l’uso di SO2 e altri additivi e di monitorare i diversi parametri costantemente con la possibilità di agire tempestivamente per conservare le peculiarità e le qualità del prodotto. Quindi, i controlli sull’efficacia dei trattamenti e delle tecniche produttive sono passi fondamentali se si vuole agire nel miglioramento della shelf-life del proprio vino posizionandolo, così nel migliore dei modi sul mercato.  

Ad oggi, l’analisi di marker chimici, o profiling di metaboliti per anticipare la shelf-life di un vino sono spesso complicate, costose, con tempi di realizzazione piuttosto lunghi, richiedenti strumentazioni avanzate non presenti in aziende vitivinicole e consorzi. Inoltre, i dati ottenuti con questi approcci richiedono spesso un’interpretazione e valutazione fatta da personale altamente competente e preparato che può risultare difficile da trovare.

 

BOX-WINE: un unico sistema intelligente per il controllo di vigne e cantine  

Il progetto che stiamo portando avanti insieme a cantine di Soave ha come obiettivo lo sviluppo di un metodo predittivo della shelf-life del vino rapido ed economico con strumenti che sono stati forniti ai produttori e al consorzio associati. Centraline di acquisizione dati, sensori specifici per gli scenari sperimentali (quali Oxygen, Turbidity, Conductivity, pH, CO2, Sugar, Biosensors) e un’infrastruttura ICT per l’archiviazione e la consultazione dei dati sono le componenti tecnologiche di cui ci siamo serviti e che abbiamo messo a disposizione fin da subito.

Nel dettaglio il modello predittivo volto a migliorare la shelf-life del prodotto che noi proponiamo intende:

– adottare soluzioni IoT cloud based per la raccolta e aggregazione dei dati in modo tale da ottenere serie temporali sull’evoluzione delle proprietà del vino;

– analisi delle serie temporali, utilizzando tecniche di intelligenza artificiale per riuscire a determinare il decadimento qualitativo e costruire i relativi modelli predittivi. 

Abbiamo ideato, inoltre, un kit di monitoraggio specifico al settore del vino in grado di rilevare i dati dei parametri e che comprende:

  Sensoristica Wireless per il controllo del microclima nelle cantine;

  Sensoristica Wireless per il controllo del macroclima nelle vigne;

  Centralina di controllo Wireless;

  Applicazione Web/App per il controllo remoto;

  Sensoristica Wireless per il conteggio, l’identificazione e il controllo accessi.

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Forniamo, inoltre, corsi di formazione e aggiornamento per l’internalizzazione di competenze legate al machine learning con l’obiettivo di diffondere la nostra conoscenza dal punto di vista informatico facendo sì che si unisca a quella propria di enologi ed esperti di vino. In questo modo riusciamo a ottenere una formazione a 360 gradi che permette a chi lavora nelle cantine di riuscire a sfruttare al meglio le tecnologie intelligenti dell’industria 4.0 che forniamo loro, interpretando i dati con la giusta prospettiva. I sistemi di enologia di precisione e di controllo avanzato di processo che risultano da questo progetto sono facilmente espandibili ad altre filiere del comparto agro-alimentare. 

Dunque, ciò che il nostro progetto intende promuovere è:

– sviluppare conoscenza relativa a potenzialità enologiche di misure elettrochimiche e spettrofotometriche per la classificazione dei vini;

– a partire da dati chimici untarget e dati sensoriali, sviluppare classificatori della shelf-life dei vini tramite machine learning;

– implementare dei classificatori per la predizione della shelf-life dei vini utilizzando soluzioni IoT e intelligenza artificiale

– applicare in cantina dei modelli previsionali come supporto decisionale nel miglioramento delle tecniche produttive volte ad aumentare la shelf life dei vini, e a razionalizzare l’utilizzo di SO2;

– applicare dei modelli previsionali come supporto decisionale nel posizionamento sul mercato dei vini prodotti. 

IoT Solution per il monitoraggio delle cantine

Per quanto riguarda l’impiego di BOX-IO all’interno delle cantine, ciò che siamo in grado di monitorare è:

Luminosità: il completo e totale riparo dalla luce è uno dei fattori più importanti per conservare le caratteristiche di un vino di qualità. Il vino deve essere tenuto al buio poiché la luminosità attiva e accelera i suoi processi di evoluzione e ossidazione. Un vino tenuto esposto alla luce per 6 mesi rispetto allo stesso vino tenuto al buio rivelerà una carica cromatica, un colore assai più sviluppato, un profumo e un gusto assai meno integri e fragranti;

Temperatura: la temperatura dell’aria è il secondo elemento che determina i tempi di evoluzione e di sviluppo del vino in bottiglia. La temperatura ideale della cantina è fra i 10 e i 18 gradi, specificatamente intorno ai 12. Temperature elevate inducono l’accelerazione del processo di evoluzione e di invecchiamento del vino;

Livello di inerzia termica della cantina: ossia la non improvvisa, ma progressiva variazione del calore al suo interno nel susseguirsi delle stagioni. Sono proprio i bruschi mutamenti di temperatura (innalzamenti o abbassamenti) a cagionare precipitazioni o evoluzioni precoci del vino conservato in bottiglia. Meno dannosa una temperatura di cantina stabile anche intorno ai 20/22 gradi, che una repentina variazione estate/inverno dai 12 ai 24 gradi;

– l’umidità percentuale dell’aria della cantina. Una cantina eccessivamente umida induce da un lato la proliferazione di muffe sulla parete esterna superiore del tappo, al di sotto della capsula del vino; dall’altro il danneggiamento sempre da muffe dell’etichetta del vino 

il rumore: in quanto è proprio da esso che si produce vibrazione. Un vino sottoposto a scosse o a vibrazioni durante la conservazione evolve più rapidamente di uno stabilmente fermo. L’isolamento delle pareti della cantina, in precedenza consigliato per ottimizzare temperatura e umidità, assai utile anche per attutire e azzerare l’eventualità di vibrazioni da rumore.

gli odori: è importante evitare di conservare generi alimentari di altro tipo in cantina in quanto gli odori che en derivano possono contaminare il vino e renderlo irriconoscibile.

l’areazione: fondamentale è anche il rinnovo dell’aria evitando bruschi cambi di temperatura ma accompagnando gradualmente il ricircolo.

 

Vantaggi di BOX-WINE sulla qualità del vino

La tecnologia IoT con sensori wireless è, oggi, un supporto preziosissimo per il lavoro dell’agricoltore. Poter monitorare, anche da remoto, il proprio lavoro analizzando la qualità delle vigne e del vino, controllando il ciclo di vita dei prodotti, misurando la fonte solare necessaria, le specifiche ambientali e climatiche ottimali, monitorando costantemente i parametri chiave che consentano di mantenere intatta la qualità del proprio vino costituiscono un insieme di fattori cruciali di cambiamento e progresso che consentono agli operatori del settore di controllare continuamente l’andamento della propria attività. Inoltre, grazie a una conoscenza approfondita delle caratteristiche e dello stato di salute del proprio vigneto è possibile studiare trattamenti più mirati e ottenere, così, una gestione agricola più redditizia salvaguardando la qualità e le peculiarità del proprio prodotto.