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Cantilever PAS & AI를 이용한 와인 검사 디지털화

강력한 파트너십: PINOT 프로젝트와 METTLER TOLEDO의 와인 분석 자동화 방법

홈 라이브러리 Stories Cantilever PAS & AI를 이용한 와인 검사 디지털화
5 분
15 Nov, 2024
Anika Adams

와인 검사는 광범위한 물리적, 화학적 검사와 전문가 시음 세션이 필요한 복잡한 과정입니다. METTLER TOLEDO의 AutoSmpler(자동 시료 주입기), pH 미터 및 UV/Vis 분광광도계를 강력한 레이저 및 캔틸레버 강화 광음향분광법(PAS) 셀과 결합한 혁신적인 시스템은, 이제 재현 가능하고 객관적인 와인 분석을 위해 이러한 프로세스를 간소화하고 자동화하여 인간의 관능 평가에 대한 의존도를 없애고 있습니다.

배터리 모양의 푸른 숲

독일 에를랑겐(Erlangen)에 위치한 프라운호퍼 집적회로연구소(Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS)의 디지털 감각 인식(Digital Sensory Perception, DSP) 그룹은 인간의 감각을 디지털 방식으로 재현하는 것뿐만 아니라 다양한 응용 분야를 위한 가스 센서 솔루션을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다[1]. PINOT(Project for Development of Artificial Intelligence in enologic Technology) 프로젝트를 통해, DSP 그룹은 METTLER TOLEDO의 자동화된 다중 파라미터 분석 설정을 사용하여 와인 검사를 디지털 방식으로 재현하려고 시도하고 있습니다[2].

PINOT 프로젝트

"우리는 현재 새로운 유형의 아로마 분석을 통해 와인 생산자와 소믈리에를 지원하는 대규모 와인 프로젝트인 PINOT 프로젝트를 진행하고 있습니다. 와인은 Neustadt an der Weinstraße에 있는 Wine Institute의 20명 이상의 패널리스트에 의해 평가되었습니다. 우리는 실험실에서 동일한 병의 휘발성 물질을 측정하고, 결과 데이터를 포괄적인 아로마 분석에 사용합니다."

Dr. Thorsten Graunke, Chief Scientist Digital Sensory Perception Smart Sensing and Electronics Division at Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS (Germany)

Photoacoustic Spectroscopy를 사용한 디지털화된 와인 검사: 설정 및 방법론

와인 검사는 일반적으로 와인의 품질과 진위 여부를 결정하고 향을 문서화하기 위해 고도로 숙련된 소믈리에가 수행하는 시음 세션과 광범위한 화학적 및 물리적 테스트 절차를 통합하는 복잡한 프로세스입니다.

Wine flavor wheel은 다양한 와인 맛과 그 기원을 묘사하여 전통적인 와인 검사 과정의 복잡성과 주관적인 특성을 강조합니다.

와인 휠

실험실에서 이 절차를 재현하려면 다양한 아로마의 농도를 측정해야 합니다. 광음향분광법(Photoacoustic spectroscopy)을 사용하여 이러한 휘발성 물질의 지문을 결정하고, 이를 AI로 처리하여 포괄적인 아로마 분석을 시행합니다. 현재 실험용 가스 혼합 스테이션이 설정을 검증하는 데 사용되고 있습니다.

Fraunhofer IIS의 Advanced Photoacoustic 아로마 측정

Fraunhofer IIS의 실험실 설정은 80mL AutoSampler 컵에 12mL의 와인을 채워 표준화된 테이스팅 글라스와 동일한 와인 대 공기 비율을 산출함으로써 전통적인 와인 시음 과정을 모방합니다. 그런 다음 컵을 덮고 21 oC로 템퍼링하여 시음에서처럼 헤드 스페이스에 휘발성 와인 향을 축적합니다.

이러한 아로마를 측정하기 위해, 자동 핸들러는 뚜껑을 제거하고 맞춤형 샘플링 헤드로 프로브에서 헤드스페이스를 추출한 후 정교한 광음향 장치를 통해 측정 프로세스를 시작합니다. 광음향 설정에는 AutoSampler, UV/Vis 분광광도계 및 pH 미터가 통합되어 있습니다.

다음으로, 적정을 사용하여 와인의 산도를 측정하고 UV/Vis 분광광도계로 CIELAB 색상을 결정하는데, 두 가지 모두 와인 품질 분석에 관련된 파라미터입니다. 시스템의 모듈식 설계를 통해 필요한 경우 새로운 구성 요소를 통합할 수 있어 알코올 함량과 같은 추가 파라미터의 측정을 지원합니다.

참조 와인 데이터베이스에서 훈련된 AI 알고리즘은 화학 데이터와 아로마 분석을 결합하여 와인 샘플에 대한 보고서를 자동으로 생성합니다.

메틀러 토레도의 분석 기기를 사용한 광음향 설정

디지털화된 와인 검사 절차

디지털 와인 시음 과정
  1. 와인 샘플이 샘플 홀더에 추가됩니다.
  2. 샘플은 수조에서 21 oC로 가열됩니다.
  3. 캔틸레버 강화 광음향 분광기 장치가 아로마 분석을 수행합니다.
  4. 산성도는 산 적정을 통해 측정됩니다.
  5. 와인 색상은 UV/Vis 분광법으로 측정됩니다.
  6. AI 기반 분석이 수행됩니다.
  7. 분석 내용이 보고서로 문서화됩니다. [1]


결론 및 전망

디지털화된 자동 와인 검사는 전통적인 와인 검사에 대한 장벽을 극복하여 보다 접근성이 높고, 재현 가능하며, 객관적인 결과를 제공하는 혁신적인 접근 방식입니다. 이는 METTLER TOLEDO의 AutoSampler, pH 미터 및 UV/Vis 분광광도계를 포함한 첨단 디지털 기기의 조합을 통해 가능합니다. AI 도구와 함께, 이 설정을 사용하면 과학자들은 미래에 인간의 감각 인식을 최대한 유사하게 모방할 수 있습니다.

시스템의 소형 버전은 발효 및 숙성 과정을 실시간으로 자동 모니터링하여 황화수소, 아세트산, 아세트알데히드와 같은 저농도 물질의 조기 징후를 제공함으로써 와인 양조업자를 지원할 수 있습니다. 또한 특정 기준에 따라 병에 담긴 와인을 비교하고 문서화할 수 있습니다.

시스템이 제공하는 정밀성과 제어는 인간의 감각 평가에 내재된 주관성을 제거하여 재현성이 높은 결과를 제공합니다. 또한 모듈식의 유연한 설계로 다양한 파라미터를 측정하도록 수정할 수 있어 적용 범위를 더욱 확장할 수 있습니다.

이 시스템은 음식물 쓰레기를 줄일 수 있는 식품 부패 모니터링과 같은 다른 많은 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다. METTLER TOLEDO는 공정 간소화를 위한 완전 자동화된 설정으로 이러한 응용 분야에 기여할 수 있습니다. 

"PAS 기술을 사용하여 재활용 재료의 냄새 특성을 파악하는 것도 상상할 수 있습니다. 예를 들어 VDA270에서와 같이, 평가는 훈련된 패널리스트에 의해 계속 수행됩니다. 이 응용 분야를 위한 초기 측정은 우리 그룹에서 수행되었습니다."

Dr. Thorsten Graunke, Chief Scientist Digital Sensory Perception Smart Sensing and Electronics Division at Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS (Germany)

혁신적인 와인 분석을 지원하는 솔루션

pH 측정기 / pH 미터

pH 미터

탁상용 및 휴대용 pH 측정기 또는 pH 미터는 실험실 또는 현장 Application에서 pH, 전도도, 이온 농도, ORP 그리고 용존 산소를 정확하게 측정합니다.
분석 기기

분광광도계 UV VIS

UV/Vis spectrophotometers offer superior optical design and unparalleled performance across a wide range of applications, including micro-volume measurements.
자동적정기

적정기

넓은 범위의 적정 응용 분야를 포괄하는 모듈식 및 소형 적정기와 액세서리를 사용하여 고정밀 및 생산성으로 분석물질 농도를 측정합니다.
Determination of Wine Color Using UV Vis Spectroscopy

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A Non-destructive, Fast and Easy Technique to Test the Quality of Wine

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