Extraction des polyphénols par les champs électriques pulsés

Depuis quelques années, l’utilisation de Champs Electriques Pulsés (CEP) est expérimentée dans la filière œnologique. Elle a pour objectif d’améliorer l’extraction des polyphénols, lors de la vinification en rouge, et d’assurer la stabilité microbiologique des moûts et des vins. La technique des CEP a été adoptée, en 2020, par l’O.I.V. à la suite des travaux présentés par l’IFV

Champs Electriques Pulsés (CEP), qu’est-ce que c’est ?

Traiter la vendange des rouges par CEP permet de gagner en intensité colorante par rapport à une vinification traditionnelle.

Le traitement de la vendange et du vin par Champs Electriques Pulsés consiste à appliquer une tension électrique importante sous forme d’impulsions, de quelques microsecondes à un liquide circulant entre deux électrodes. L’objectif étant la destruction des microorganismes et l’extraction du contenu cellulaire des raisins.

La technique des Champs Electriques Pulsés est basée sur l’application d’un champ électrique haute tension (0,3-80 kV/cm) sous forme de courtes impulsions électriques de quelques microsecondes (μs), à plusieurs millisecondes (ms) à des fréquences variables, conduisant à la perméabilisation des cellules (électroporation) avec un chauffage minimum du produit.

Quels sont les effets des champs électriques ?

D’une manière générale, lorsque les cellules biologiques sont soumises à un champ électrique, leur potentiel transmembranaire augmente jusqu’à un seuil critique, ou les phénomènes de répulsion entre les molécules chargées de la membrane cellulaire entrainent la formation de pores, ce qui accroit la perméabilité de la membrane (perméabilisation). En fonction des caractéristiques du champ électrique (tension et durées des impulsions principalement, et nombre d’impulsions reçues), la formation des pores peut être réversible, permettant ainsi l’extraction des composés intracellulaires d’intérêt, ou irréversibles conduisant au vidage total du contenu cellulaire, et la mort de la cellule microbienne (stabilité microbiologique).
En fonction de l’objectif : extraction des polyphénols ou stabilité microbienne, l’efficacité du traitement dépendra des paramètres de traitement tels que l’intensité du champ électrique, le nombre d’impulsions reçues, la durée des impulsions, le type de polarité des impulsions et la température.

 

Par phénomène de répulsion entre les molécules chargées de la membrane cellulaire, des pores se forment ce qui libère le contenu de la cellule. Si l’objectif poursuivi est l’extraction, la formation des pores est réversible.

Quel est le matériel employé ?

L’équipement de traitement de la vendange par Champs Electriques Pulsés comprend 2 parties :

- Le générateur de Champs Electriques Pulsés (CEP) ;

- Les chambres de traitement de la vendange, au nombre de 2.

Le générateur de CEP est conçu pour délivrer des impulsions bipolaires de forme spécifique d’une durée pouvant atteindre 100 ms sous une tension allant de quelques V/cm à plusieurs kV/cm. La durée des impulsions et leur fréquence peuvent être programmées en fonction des besoins de l’utilisateur.
Le générateur est conçu pour un débit de vendange allant de 2 à 5 t/h en fonction de la puissance électrique disponible. Pour ces débits, le générateur présente un faible encombrement, et demande une surface au sol de moins de 2 m2.

Les chambres d’impulsions sont montées en série et sont dimensionnées pour un débit maximum de 5 t/h. Ces chambres de traitement sont traversées de façon continue et régulière par de la vendange foulée et éraflée.
Elles peuvent être placées directement sur une canalisation de transfert de la vendange ou sur un support spécifique. Pour des raisons de sécurité, les chambres de traitement sont enfermées dans un tube en plastique transparent étanche et isolant.

 

L’équipement de traitement de la vendange par champs électriques pulsés se compose d’un générateur de champs électriques pulsés et de deux chambres de traitement montées en série. Le débit maximum est de 5 t/h.

Quels sont les résultats observés ?

Analyse de la couleur et des polyphénols des vins rouges.
Les résultats de vinification traditionnelle sur Cabernet-Sauvignon des lots CEP montrent qu’une fermentation de 3 jours en phase solide, avec une fin de fermentation en phase liquide, permet d’obtenir un vin avec une intensité colorante comparable à la thermovinification.
L’intensité colorante obtenue après 3 jours de macération sur une vendange traitée aux CEP est supérieure de 16% au Témoin avec une durée de cuvaison de 14 jours.  Après seulement 3 jours de macération, les CEP permettent d’obtenir des vins avec une composition tannique proche voire supérieure au Témoin avec une macération de 14 jours 

Analyses des composés aromatiques.

Les résultats obtenus montrent une augmentation significative dans les composés aromatiques et notamment des terpènes et des thiols dans les cépages blancs traités par des Champs Electriques Pulsés.

Caractéristiques organoleptiques des vins.

Les raisins traités par des CEP et vinifiés en phase liquide ont un profil aromatique différent des thermovinifications, et ne présentent pas de notes de « cuits » et de « confits ». L’absence de chauffage élevé (35°C maximum) lors du traitement de la vendange aux CEP, explique cette différence de perception.

Les vins issus des CEP présentent des notes aromatiques proches des vinifications traditionnelles mais avec un profil aromatique en général plus intense. Ce qui caractérise les vins traités par les CEP est la perception plus importante du gras et de la sucrosité par rapport aux modalités Témoin. Cela se traduit également par une plus faible perception de l’acidité et de l’astringence.

Conclusion

Cette nouvelle méthode d’extraction des constituants de la pellicule en conditions semi-industrielles (2 à 5 t/h) est intéressante à plusieurs titres.
En phase liquide comme en phase solide, la technologie permet des gains notoires en couleur par rapport à un Témoin traditionnel. Ces gains ne sont cependant pas aussi importants qu’avec une thermovinification.
Les essais réalisés par l’IFV ont également mis en évidence une augmentation parfois majeure des teneurs en composés aromatiques des vins à la suite des traitements Champs Electriques Pulsés.
Cette technologie ayant fait désormais ses preuves, la société Bucher Vaslin est en cours d’industrialisation d’un générateur de CEP permettant le traitement de la vendange avec une technologie développée par Leroy-Biotech.

Ces travaux ont été réalisés avec le soutien financier de la Région Occitanie dans le cadre des programmes ReadyNov : Electrowine et Electrowine 2.0.