Ανάλυση Κρασιού με Φασματοσκοπία Υπερύθρου

 

Το κρασί είναι ένα φυσικό προϊόν άρρηκτα δεμένο με την Ελληνική παράδοση. Σε λίγο καιρό πλησιάζει η εποχή του τρύγου, ενώ ήδη η περσινή παραγωγή μετά τη ζύμωση έχει πάρει τον δρόμο της για τα καταστήματα πώλησης ή για τα βαρέλια παλαίωσης. Σε κάθε βήμα της διαδικασίας, κάθε οινοποιός θα επιβεβαιώσει ότι το καλό κρασί είναι μία μορφή τέχνης, από το αμπέλι μέχρι την κατανάλωση και στηρίζεται στην βαθιά κατανόηση τόσο των υλικών όσο και της όλης διαδικασίας. Απαιτεί μεράκι, αφοσίωση και ταλέντο!

Η σύγχρονη οινοποιία, εκτός από τα παραπάνω, στηρίζεται – ή οφείλει τουλάχιστον να στηρίζεται – και σε ένα άρτια οργανωμένο αναλυτικό εργαστήριο. Ως δείγματα προς ανάλυση πρέπει να υπολογίσουμε ότι το κρασί, ο μούστος αλλά και ο φρέσκος χυμός του καρπού είναι «ζωντανά» φυσικά υλικά. Υπάρχει μία πλειάδα παραμέτρων στις οποίες αναλύονται, ενώ βάσει αυτών και των αναλογιών τους καθορίζεται το στάδιο ωρίμανσης και η ποιότητα του προϊόντος. Αυτά τα στοιχεία, κάνουν το κρασί ένα αρκετά δύσκολο υλικό για αναλύσεις και απαιτεί μία μεγάλη σειρά από όργανα και διατάξεις, καθώς και μεγάλη εμπειρία από μεριάς του αναλυτή.

Τις δυσκολίες αυτές, έρχεται πλέον να αντιμετωπίσει με πολύ θετικά αποτελέσματα, η φασματοσκοπία υπερύθρου FT-IR. Με την σύγχρονη τεχνολογική ανάπτυξη, παράγονται πλέον άκρως αξιόπιστοι Αναλυτές Οίνων βασισμένοι στη φασματοσκοπία υπερύθρου FT-IR. Με τα όργανα αυτά είναι εύκολο κανείς να λάβει ταχύτατα αποτελέσματα και μάλιστα για μία πλειάδα παραμέτρων με μία μόνο μέτρηση. Η δε μέτρηση δεν απαιτεί αναλώσιμα, διαρκεί 1-2 λεπτά και μπορεί να την εκτελέσει ο οποιοσδήποτε, με ελάχιστη βασική εκπαίδευση.

Η όλη διαδικασία, ακολουθεί την γνωστή βασική αρχή όλων των φασματομέτρων. Το φως από μία κατάλληλη διάταξη εσωτερικά στο όργανο, κατευθύνεται προς το υλικό μας και ακολούθως συλλέγεται σε ένα ανιχνευτή. Ο ανιχνευτής συλλέγει έτσι το τελικό φως όπως αυτό έχει αλληλεπιδράσει με το υλικό μας. Συγκρίνοντάς το με το αρχικό φως, παρατηρούμε μία σειρά από φασματικές περιοχές ισχυρότερης απορρόφησης, η οποίες δημιουργούν μία σειρά από κορυφές απορρόφησης, δηλαδή το τελικό φάσμα του υλικού. Κάθε θέση στο φάσμα αντιστοιχεί και σε συγκεκριμένους δεσμούς και μόρια, ενώ συχνά ο βαθμός απορρόφησης δηλαδή τα ύψη των κορυφών αυτών μπορούν να αντιστοιχισθούν με την περιεκτικότητα συγκεκριμένων ουσιών ή την τιμή παραμέτρων.

Για την περίπτωση του κρασιού και των συναφών υλικών, έχουν αναπτυχθεί μία σειρά από βαθμονομήσεις για αρκετές παραμέτρους, βασιζόμενοι σε φάσματα μέσου υπερύθρου (4.000-400cm^-1 ή 2,5 – 25μm). Λόγω της ευαισθησίας του υλικού στην θερμοκρασία με αντίστοιχα αποτελέσματα στην απόκριση στο υπέρυθρο, όλα τα φάσματα λαμβάνονται σε κοινή θερμοκρασία ενώ παράλληλα πάντα συστήνεται η χρήση κατάλληλου κλειστού εξαρτήματος για την αποφυγή αλλοίωσης του υλικού λόγο εξάτμισης. Η χρήση του μέσου υπερύθρου μας επιτρέπει να ενσωματώσουμε μία ιδιαίτερα σύγχρονη τεχνική μέτρησης του δείγματος, αυτή του ATR (Attenuated Total Reflectance) διαμαντιού και μάλιστα θερμαινόμενο και με Κυψελίδα Υγρών Flow-through Cell. Με την τεχνική αυτή, δεν απαιτείται καμμία απολύτως προετοιμασία του δείγματος, ενώ το δείγμα διατηρείται μέσα στην κλειστή κυψελίδα αποφεύγοντας την ως άνω αναφερόμενη αλλοίωση. Διατηρώντας τον θαλαμίσκο της κυψελίδας στο μικρότερο δυνατό μέγεθος για ασφαλή μέτρηση, μπορούμε να εξασφαλίσουμε ομοιόμορφη θέρμανση του δείγματος σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα, βελτιώνοντας περαιτέρω την σταθερότητα των βαθμονομήσεων και των αντιστοίχων αποτελεσμάτων τους.

Ένας ενδεικτικός πίνακας των δυνατών παραμέτρων που έχουν ήδη δοκιμασθεί επιτυχώς, καθώς και των αντιστοίχων ορίων μέτρησης, δίδεται στον παρακάτω πίνακα:

Όλες οι μετρήσεις έχουν ληφθεί με φασματόμετρο FT-IR με θερμαινόμενο ATR στους 40^οC και Flow-Through Cell (FT-IR ALPHA WINE ANALYZER, Bruker Optics GmbH). Οι αντίστοιχες βαθμονομήσεις αναπτύχθηκαν από το διαπιστευμένο Ινστιτούτο Heidger (Kesten, Germany) χρησιμοποιώντας πάνω από 1700 κόκκινα και λευκά κρασιά από όλο τον κόσμο, με πάνω από 60 διαφορετικές ποικιλίες σταφυλιών, σε πάνω από 3000 φάσματα. Η ακρίβεια και σταθερότητα των μεθόδων αυτών ελέγχθηκε εκτελώντας περίπου 70 συνεχόμενες μετρήσεις σε ένα κρασί, σε πάροδο αρκετών εβδομάδων. Τα αποτελέσματα αυτού του ελέγχου φαίνονται στον παρακάτω πίνακα:

Και βέβαια, οι βαθμονομήσεις αυτές παραμένουν ανοιχτές προς επέκταση είτε με νέες παραμέτρους, είτε εμπλουτίζοντας και διευρύνοντας τις υπάρχουσες.

Με τις κλασικές μεθόδους, για τα παραπάνω αποτελέσματα, θα χρειαζόταν μία πληθώρα οργάνων ενός οινολογικού εργαστηρίου, με αντίστοιχους διαδοχικούς ελέγχους, συχνά χρονοβόρους και με αναλώσιμα αντιδραστήρια. Αντί αυτών, η σύγχρονη τεχνολογία της φασματοσκοπίας υπερύθρου FT-IR, μας προσφέρει πολυ-αναλυτές, όπως ο παραπάνω αναφερόμενος, όπου με μία μόνο μέτρηση, διάρκειας 1-2 λεπτών, χρησιμοποιώντας ελάχιστη ποσότητα δείγματος (10-20ml αρκούν συνήθως), χωρίς αναλώσιμα αντιδραστήρια, ικανό να χρησιμοποιηθεί από μη εξειδικευμένο προσωπικό, μπορούμε να έχουμε ταυτόχρονα όλες τις παραπάνω παραμέτρους. Αξίζει να σημειωθεί ότι συχνά τέτοιοι πολυαναλυτές είναι δυνατό να επεκταθούν με χρήση για παράδειγμα Αυτόματων Δειγματοληπτών για την περαιτέρω αύξηση της παραγωγικότητάς τους.

Συνοψίζοντας, από τα παραπάνω γίνεται εμφανές ότι η τεχνολογία στέκεται δίπλα στον οινολόγο, παρέχοντάς του μία ασφαλή λύση για συμπύκνωση του χρόνου και του όγκου του εργαστηρίου σε ένα μόνο όργανο και μία μόνο ανάλυση ανά δείγμα, είτε αυτό είναι τελικό προϊόν κρασί είτε μούστος ή χυμός σταφυλιού.

Μιχάλης Δ. Κοκοζίδης, Φυσικός, MSc Microelectronics

Ειδικός Τεχνικός Επιστημονικών Οργάνων & Ανάλυσης Εφαρμογών – InterActive SA

Πρόταση για περαιτέρω ανάγνωση:

“New breed of infrared analysis instruments”, Grapegrower & Winemaker, December 2011 – Issue 575

Πηγή:

“ALPHA FT-IR Wine Analyzer (AN # 97)”, Bruker Optics GmbH (2010)