À l’Université de Mons, la maîtrise des processus de fermentation prend une nouvelle dimension grâce à l’intégration de capteurs avancés et de modèles mathématiques prédictifs. Des solutions uniques combinant des capteurs optiques en cuve, un nez électronique, des modèles mathématiques prédictifs et des jumeaux numériques ont été développées pour surveiller en temps réel et de manière non intrusive les différentes étapes de la fermentation, un enjeu crucial pour l’industrie brassicole et d’autres secteurs utilisant ce type de procédés.
Contexte
Dans l’univers brassicole, la précision est essentielle pour garantir la qualité et la constance du produit final. Disposer de capteurs intelligents permet de suivre en temps réel les paramètres clés de la fermentation, comme la température, la densité ou le taux de sucre.
Ce contrôle précis aide à optimiser le processus, éviter les écarts de production et garantir un goût maîtrisé à chaque brassin. Pour les brasseries artisanales comme industrielles, ces outils deviennent indispensables pour gagner en régularité, réactivité et performance.
Des outils digitaux au cœur de la brasserie
Capteurs optiques en cuve
Ce type de capteurs à réseaux de Bragg sur fibres optiques sont capables de mesurer, directement à l’intérieur de la cuve, des paramètres clés tels que la température, la pression ou encore les variations de densité liées à l’évolution de la fermentation.
Robustes, précis et totalement compatibles avec les milieux liquides, ces capteurs permettent une observation fine et continue sans perturber le processus.
Nez électronique pour sentir la fermentation
En parallèle, des réseaux de capteurs de gaz à base de semi-conducteurs détectent les composés volatils émis durant la fermentation.
Ils permettent d’analyser la signature olfactive des gaz émis — un véritable "nez" artificiel qui alerte sur d’éventuelles anomalies et suit l’évolution aromatique du produit.
Vers une fermentation prédictive
L’ensemble de ces données alimente des modèles mathématiques capables de prédire le comportement du processus de fermentation.
Ceux-ci décrivent l’évolution de variables clés du procédé de fermentation alcoolique telles que la production de dioxyde de carbone, la consommation des sucres, et la production de composants aromatiques tels que la concentration en dicétones vicinales.
Jumeau numérique pour l’optimisation
Ces modèles dynamiques sont combinés à des capteurs matériels pour élaborer des capteurs logiciels (les jumeaux numériques ou capteurs logiciels, les deux étant synonymes, fusionnent les différentes sources d’informations disponibles).
Ces capteurs logiciels se substituent à des capteurs matériels additionnels, qui seraient très onéreux ou à des mesures hors ligne fastidieuses, et servent de cerveaux à des stratégies de commande optimales des fermenteurs.
Cette approche ouvre la voie à un contrôle avancé du procédé, permettant d’optimiser la production, d’améliorer la qualité du produit fini et d’éviter des pertes coûteuses.
Une expertise disponible pour les producteurs
Vous êtes acteur du secteur brassicole ou alimentaire, actif dans la production ou la fermentation et à la recherche de collaborations ?
Vous visez à innover dans vos méthodes de production dans un objectif R&D, de pilotage intelligent ou de montée en qualité ?
L’UMons met ses compétences pluridisciplinaires à votre disposition !
- Capteurs optiques en cuve : ces capteurs sont développés au sein de fibres optiques de télécommunications et sont exploités par l’équipe du Prof. Caucheteur au sein de l’unité de recherches Advanced Photonic Sensors, en vue d’applications de mesures physiques et (bio-)chimiques.
- Nez électronique : ces activités émanent de l’équipe du Prof. Marc Debliquy du Service de Science des Matériaux de l’UMONS où ces capteurs sont développés pour des applications environnementales, agroalimentaires et médicales. Dans le cadre d’un projet Win4Spinoff, le projet SCENT-ID se concentre également sur le nez électronique avec l'équipe du chercheur Jérôme Schruyers.
- Jumeau numérique : ces modèles mathématiques et les capteurs logiciels dédiés aux bioprocédés sont développés au sein du service SECO (Systèmes, estimation, Commande et Optimisation).
Contactez l’UMONS pour plus d’infos : alain.vandewouwer@umons.ac.be
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Contactez Wagralim : jc.chapelle@wagralim.be