Automatización en el laboratorio enológico

Los laboratorios enológicos son los responsables de llevar a cabo un gran número de determinaciones sobre el mosto y el vino, incluyendo análisis de tipo físico, químico y también microbiológico de manera de poder monitorear la fermentación, asegurar la calidad del vino embotellado y ser capaces de identificar los potenciales problemas que pueden surgir durante la vinificación. Por tanto, su importancia dentro de la bodega y de la cadena de la industria vinícola no puede ser subestimada.

Para muchas empresas la externalización del servicio de laboratorio es una práctica común y extendida. En otros artículos se discutió la importancia de internalizar esta función debido a un gran número de ventajas que podrían resumirse en las siguientes:

• Menor coste analítico: debido a la internalización de la función, siempre que el número de muestras a analizar lo justifique.
• Mayor rapidez en la obtención de resultados: los resultados se obtienen en cuestión de minutos, frente a las 24-48 horas que puede tardar un laboratorio externo.
• Mayor rapidez en la toma de decisiones: la pronta obtención de resultados analíticos permite vigilar de cerca la evolución del vino y poder tomar las decisiones pertinentes con mayor presteza.
• Mayor y mejor control del producto: la posibilidad de tener las analíticas realizadas en corto tiempo y poder tomar decisiones rápidas en base a los resultados obtenidos, ejecutando las acciones correctivas en menor tiempo, brinda mayor eficiencia y eficacia al sistema de control de la calidad del vino.

Cualquier bodega debería contar con un panel básico de determinaciones fisicoquímicas que permita al enólogo poder llevar a cabo un adecuado control de la calidad del mosto, de la fermentación y del vino embotellado. Este panel incluiría, al menos, las siguientes determinaciones:

• Grados Brix: para efectuar los controles de madurez de la uva y de seguimiento de la fermentación alcohólica.
• pH: para controles de madurez de la uva y de estabilidad del vino.
• Acidez Total: para monitorear la estabilidad del vino.
• Nitrógeno Asimilable: para mantener bajo vigilancia el nivel de nutrición del mosto en fermentación y evitar así riesgos de fermentaciones lentas o paradas súbitas.
• Grado Alcohólico: para asegurar la calidad del vino embotellado.
• Acidez Volátil: para detectar el posible desarrollo de microorganismos perjudiciales para el vino.
• Sulfito Libre y Total: para monitorear los niveles de protección antioxidante y antibacteriana del vino.

Tradicionalmente, el laboratorio de una bodega contaba con una gran cantidad de material de vidrio (vasos, matraces, balones) de diversas formas y tamaños, algunos incluso de confección muy artesanal, quemadores de tipo Bunsen a gas o alcohol, buretas de valoración, reactivos químicos de distinta índole (ácidos, bases, oxidantes, reductores, entre otros) y, en el mejor de los casos, un espectrofotómetro.

Todas estas artes, si bien cumplían y cumplen hoy en día con su objetivo de una manera muy satisfactoria, sí que requieren de una capacidad y un conocimiento técnico relativamente avanzado para poder llevar a cabo las determinaciones analíticas en ausencia de errores significativos. Por otro lado, el tiempo necesario para preparar el material, llevar a cabo la medición y luego reacondicionar el material para la siguiente muestra, impide que el operario pueda dedicarse a otras tareas productivas. También se ha de tener en cuenta que el tamaño de estos equipamientos hace preciso que se requiera de un mayor volumen de muestra y de un mayor consumo de reactivos químicos. Además, siempre existe el riesgo de contaminaciones cruzadas y la dificultad de mantener las mismas condiciones de análisis para las distintas muestras. Todo lo detallado resulta en un mayor coste analítico para el laboratorio sumado a un menor rendimiento en cuanto al número de pruebas que es posible realizar durante una jornada de trabajo.

Todas las limitaciones señaladas para los métodos manuales pueden ser superadas por la introducción de sistemas automáticos de análisis. En los últimos años el avance en los campos de la ingeniería robótica, informática y óptica, entre otros, han posibilitado el desarrollo de instrumental científico para la ejecución de análisis de manera fiable, precisa, rápida y sobre todo económica. La calidad en el diseño de estos equipos permite trabajar con volúmenes muy pequeños de muestra y reactivo, en forma prácticamente autónoma. La consecuencia para el laboratorio es una fuerte reducción en el consumo de reactivos químicos y en la necesidad de supervisión humana de los ensayos. Así se obtiene un laboratorio menos costoso, más rápido en la entrega de resultados y mucho más eficiente en la utilización de sus recursos. Pero la automatización no sólo puede mejorar la precisión y la velocidad de análisis, sino que también reduce la probabilidad de error humano durante la ejecución de la prueba además de ofrecer una mayor protección al operario frente a los diferentes tipos de riesgo químico presentes en un laboratorio. Todos estos avances redundan finalmente en una mayor calidad de los vinos.

La elección de un sistema automatizado de análisis en el laboratorio enológico acarrea consigo un buen número de beneficios incluyendo los siguientes.

• Exactitud y precisión mejoradas: los sistemas automáticos pueden medir el tamaño de muestra con mayor y mejor precisión, reduciendo la posibilidad de errores humanos. En este caso, las pipetas automáticas son el claro ejemplo de una dispensación de volúmenes muy pequeños de manera muy precisa, que es el punto crítico en una analítica de precisión. Así, por caso podemos mencionar el sistema de dilución de pistón cerámico que poseen todos los analizadores de la gama Miura, y que permiten manejar volúmenes del orden de 3 μL con una precisión máxima. No sólo la dispensación es muy precisa sino que, además, es altamente repetitiva asegurando así una baja variabilidad entre resultados de una misma muestra.
• Eficiencia y productividad: los sistemas automáticos pueden procesar un mayor número de muestras en un menor tiempo, reduciendo por tanto el tiempo medio de respuesta de un análisis. Esto es sumamente importante, particularmente en tiempos de altas cargas de trabajo (por ejemplo, durante la vendimia) donde se necesita rapidez en la entrega de resultados y reducir la necesidad de trabajo manual para dedicarlo a otras actividades dentro de la bodega.
• Mejor manipulación de los datos: los sistemas automáticos mejoran la adquisición y el tratamiento de los resultados de laboratorio. Por un lado, permiten guardar electrónicamente los datos, reduciendo el tiempo necesario para la carga manual, con el error humano que conlleva. Por otro lado, el resguardo electrónico permite acceder fácilmente a los resultados desde cualquier punto, permitiendo un análisis rápido para identificar tendencias y tomar decisiones de manera rápida e informada.
• Control de calidad mejorado: la posibilidad de obtener datos, ya sea en tiempo real o en un corto lapso de tiempo, tanto del proceso de vinificación como del vino embotellado, permite adelantarse a la detección de problemas y fallos potenciales y tomar las acciones correctivas necesarias. De esta manera, es más fácil asegurar que el vino cumpla con los requisitos de calidad necesarios, reduciendo las mermas por falta de calidad y los riesgos de contaminación o de deterioro.
• Menores costos y ahorro de dinero: aunque la inversión inicial para adquirir un equipamiento automático sea mayor, el retorno es rápido debido a la disminución de los costos operativos del laboratorio por una reducción del trabajo manual y una mayor eficiencia en la utilización de los recursos.

Si lo que se está buscando es reducir el tiempo de trabajo manual y obtener resultados más rápidos para los parámetros de interés más importantes, existen varias alternativas para lograr estos objetivos. Algunas de ellas, las más importantes, por el tipo de parámetro que pueden determinar se enumeran a continuación de manera no exhaustiva.

Analizadores químicos automáticos

Son la versión automatizada de los espectrofotómetros convencionales de laboratorio. Este tipo de equipos combinan una avanzada tecnología óptica de alta fiabilidad con un sistema robótico que permite dispensar muestra y reactivos en volúmenes del orden de los microlitros con una precisión y exactitud elevada. En combinación con los kits de reactivos adecuados permiten realizar la determinación de una gran variedad de compuestos de interés en el vino y mosto:

• Azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa
• Ácidos orgánicos: acético, l-málico, l-láctico, d-láctico, glucónico, cítrico, tartárico, pirúvico.
• Nitrógenos: amoniacal (fracción inorgánica) y α-amínico (fracción orgánica).
• Sulfito libre y total.
• Iones: calcio, cobre, hierro, potasio.
• Otros compuestos: acetaldehído, catequinas, polifenoles, antocianos, color.

Como puede imaginar el lector, con este tipo de equipos es posible obtener una composición muy detallada y completa de los principales componentes del vino, permitiendo así un seguimiento y control muy específicos.

La gama Miura de analizadores químicos automáticos que comercializa TDI se caracteriza por ser la más amplia y versátil del mercado ya que se ajusta a las necesidades específicas de cada bodega, independientemente de su tamaño. Consiste en una familia de cuatro analizadores:

• Miura Micro: analizador compacto y económico, de cubetas desechables, capaz de realizar hasta 60 análisis/hora.
• Miura One: analizador compacto, con estación de lavado, capaz de realizar hasta 90 análisis/hora.
• Miura 200: analizador de alto rendimiento, con estación de lavado de cubetas incluida, que permite una velocidad de análisis de hasta 140 análisis/hora.
• Miura 200 DA: el analizador de mayor capacidad, pensado para bodegas y laboratorios con alta carga de trabajo, es capaz de realizar hasta 220 análisis/hora gracias a su segundo brazo robótico incorporado.

Analizadores FTIR automáticos

Este tipo de analizadores se basan en la interacción física entre la radiación del espectro infrarrojo y la muestra. Gracias a un trabajo previo estadístico de calibración, utilizando muestras reales con resultados conocidos, es posible obtener información de varios componentes del vino a partir de una misma muestra y un único espectro FTIR, sin ningún tipo de consumo de reactivo, convirtiéndose así en la solución analítica de menor coste operativo y menor uso de consumibles.

La velocidad de análisis que se puede obtener con estos equipos es inigualable, ya que permite obtener varios parámetros de una única muestra a una velocidad de 60 muestras/hora. Esto convierte al analizador FTIR Bacchus 3 en uno de los sistemas más potentes del mercado para la obtención de datos de composición del vino.

Valoradores automáticos

Los valoradores automáticos como el FLASH son sistemas de seguimiento de reacciones de valoración del tipo ácido/base y redox. El equipo posee una o más jeringas de dispensación de reactivo valorante accionadas por un motor de pasos que le brinda una altísima precisión en la determinación. También presenta un sistema rotatorio de 16 o 35 posiciones que permite cargar un alto número de muestras que se van analizando en forma autónoma sin intervención del operario.

La flexibilidad de este equipo permite que, en función del tipo de electrodo elegido como sensor, se puedan realizar una gran variedad de determinaciones analíticas. En el caso del vino es posible emplear un electrodo de pH para realizar valoraciones de pH y acidez total, o un electrodo de doble anillo de platino para la determinación del contenido de sulfito libre y total a través del método de Ripper.

Toda vez que el reactivo valorante es dispensado por una jeringa y los reactivos auxiliares se adicionan por medio de bombas peristálticas se reduce el riesgo químico al que está sometido el operador de laboratorio.

Además, el sistema de autoenrase de estos equipos permite que el operador no tenga que preocuparse por cargar un volumen exacto de muestra en el recipiente de valoración, reduciendo por tanto las labores manuales.

Sistemas automáticos de determinación del grado alcohólico

La última novedad presentada en Enomaq 2023 es el ebullómetro automático de TDI. Este equipo permite determinar el grado alcohólico de una muestra de vino sin destilar, en sólo dos pasos. El primer paso es la carga de la muestra de vino. Completada esta etapa, el equipo procede, en forma completamente autónoma, a calentar la muestra hasta la ebullición, midiendo de manera exacta la temperatura del punto de ebullición y la presión atmosférica del momento de manera de realizar las compensaciones necesarias para el cálculo del grado alcohólico. Todo esto en muy poco tiempo y con casi nula intervención del operario.

Es un equipo sumamente compacto y fácil de utilizar, ideal para todo tipo de bodegas. Para ampliar aún más el campo de aplicación, tiene la posibilidad de trabajar con diferentes ajustes para los distintos tipos de vinos a analizar.

Como se ha visto, a día de hoy, existen una diversidad de equipos que nos permiten automatizar las diversas tareas analíticas de laboratorio. La automatización permite reducir costes y tiempos de operación dentro del laboratorio.

TDI, con más de 37 años de historia en el campo de la analítica enológica, posee una amplia experiencia en el desarrollo de herramientas automatizadas para el análisis de componentes químicos principales en vinos y mostos.

Contacte con nosotros, para conocer de primera mano, el catálogo de soluciones que tenemos disponibles y así ayudarle a elegir para su laboratorio aquellos sistemas que podrían maximizar el uso de sus recursos, aumentando la eficiencia y reduciendo los costes de las tareas propias del control de calidad.