Présentation projet GOFAC

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 bulle 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 (Laboratoire de Génie Chimique) en ce domaine.

Le projet a débuté en 2024. Le choix et le test du polymère constitutif du CM ainsi qu’une étude de dimensionnement du CM ont constitué les premières étapes du projet. La fabrication d’un premier prototype aura lieu en janvier 2026 donnant lieu à des tests de validation à l’échelle du 100L en vue d’une optimisation du prototype. Le stage proposé s’intègre dans cette phase du projet.

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.

Ce stage vient à la suite :

• Stage Master 2 en 2024 : étude bibliographique, choix du polymère (alimentarité, porosité, résistance au colmatage et à la pression…), dimensionnement du CM pour cuves de 100 L (longueur, diamètre, nombre de fibres, architecture…). Ce travail s’est appuyé, notamment, sur le modèle mathématique développé par l’UMR SPO.
• Stage BUT 3^ème année effectué en 2025 : mise au point et validation dispositif expérimental sans bulle avec polymère et architecture circuit sélectionnés en 2024 par LGC. Validation procédures de transfert O₂ en absorption et désorption, détermination OTR du dispositif et validation sur moût en fermentation.

Au LGC Toulouse :

Durée : 1 mois

Responsables LGC JC Remigy & A Devatine

Le stagiaire aura en charge de vérifier le bon état de fonctionnement et la conformité des performances du 1^er prototype.

À INRAE Gruissan :

Durée : 5 mois

Responsables UEPR JC Vidal, E Aguera, D. Bouissou

Essais d’oxygénation en conditions œnologiques sur solutions modèles (eau, eau carboniquée, moût synthétique) puis surtout sur moûts en fermentation ou pas : contrôle d’étanchéité, résistance à la pression, calcul de KLa, évaluation encrassement. Optimisation du transfert O₂ (KLa) et détermination de l’OTR du CM en fonction des variables d’utilisation et en s’appuyant sur la modélisation mathématique des transferts couplés O₂/CO₂ (LGC).

Des préconisations d’amélioration du prototype pourront être produites par le stagiaire en fonction des résultats obtenus.

Test en condition réelle de fermentation œnologique, approche de l’impact de l’ajout d’oxygène en cours de fermentation sur le déroulement de la fermentation alcoolique et les caractéristiques des vins obtenus.