Entwicklung eines Smartphone-Analysensystems zur Prozesskontrolle in der Weinproduktion und in der biotechnologischen Industrie

Mit dem Projekt "Entwicklung eines Smartphone-Analysensystems zur Prozesskontrolle in der Weinproduktion und in der biotechnologischen Industrie" fördert die AiF die Weiterentwicklung des Smartphotometers der BioVT. Zusammen mit dem Weincampus in Neustadt a. d. W. kann nun in den nächsten drei Jahren ein praxistaugliches System entwickelt werden.

Mit rund 9 Mio. hL produziertem Wein pro Jahr zählt Deutschland zu den 10 größten Weinbaunationen weltweit. Der Umsatz der deutschen Weinindustrie betrug für die im Inland produzierten Weine 3,1 Mrd. Euro im Jahr 2015 (Deutsches Weininstitut, 2016). Als Besonderheit der deutschen Weinwirtschaft gelten die große Produktvielfalt und die große Anzahl kleiner Weingüter. Obwohl die Betriebszahlen rückläufig sind, bewirtschafteten im Jahr 2015 immer noch 43.400 Weinbaubetriebe die 102.000 ha Rebfläche in Deutschland (Deutsches Weininstitut, 2016). Damit sind die deutschen Weinbaubetriebe im Schnitt 50-mal kleiner als beispielsweise in Australien oder in Kalifornien. Alle Weinbaubetriebe Deutschlands sind KMU, die keine eigenen Forschungsressourcen besitzen.

Bei der Weinproduktion handelt es sich um einen biotechnologischen Prozess, bei dem in Winzerkellern keine gleichbleibenden Bedingungen gewährleistet werden können, was zu Gärstockung und Gärfehlern führen kann. Um diese vorzubeugen, ist die Analytik während und nach der Weinproduktion wichtig. Dies kann aufgrund der fehlenden Laboren in deutschen Weinbaubetrieben jedoch nicht intern durchgeführt werden, sondern muss meist auf externe Labore verlagert werden, was zeit- und kostenaufwändig ist.

Auf Grund der Vielfältigkeit photometrischer Analysen im Weinbau, die praktisch alle relevanten Parameter von der Hefevitalität über chemische Charakteristika bis hin zur genauen Beschreibung der Farbgebung abdecken, stellt die Entwicklung eines kostengünstigen Photometers zum Einsatz vor Ort eine große Chance da, die Weinqualität und damit die Wettbewerbsfähigkeit kleiner Weinbetriebe deutlich zu steigern. Um das System eigenständig nutzen zu können, soll ein Arduino-basiertes System unter der Verwendung von günstigen Fototransistoren und Leuchtdioden während des Projekts entwickelt werden.

 

KooperationspartnerWeincampus Neustadt a. d. W. 
StatusLaufendes Projekt
FördermittelgeberAiF (BMWi)
Förderzeitraum12/2019 - 11/2023
Fördernummer20964 N / 1
MitarbeiterInnenM.Sc. Sarah Di Nonno

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

  • S. Di Nonno, M. Scharfenberger-Schmeer, D. Durner, M. Hensel, R. Ulber; Photometrisches Analysesystem für die Weinanalytik; Der Lebensmittelbrief 2023 (34) 2, 26-27
  • Hensel, M.*; Di Nonno, S.*; Mayer, Y.; Scheiermann, M.; Fahrer, J.; Durner, D.; Ulber, R. Specification and Simplification of Analytical Methods to Determine Wine Color. Processes 2022, 10(12), 2707; https://doi.org/10.3390/pr10122707
  • Di Nonno, S.; Ulber, R. Portuino-A Novel Portable Low-Cost Arduino-Based Photo- and Fluorimeter. Sensors 2022, 22, 7916. https://doi.org/10.3390/s22207916
  • S. Di Nonno, R. Ulber, Smartphone-based optical analysis systems, 2021, The Analyst, 10.1039/D1AN000025J 

VORTRÄGE

  • S. Di Nonno, R. Ulber; Portable low-cost multiple-LED photometer for histamine measurement in wine, 14th European Congress of Chemical Engineering and 7th European Congress of Applied Biotechnology (2023), Berlin, Germany

  • S. Di Nonno, R. Ulber; Use of low-cost sensors for process control in wine industry, RPTU Verfahrenstechnik Doktorandenseminar (2023), Annweiler, Deutschland

  • S. Di Nonno; R. Ulber; Arduino-based photo- and fluorimeter for application in wine analysis and bioprocess industry, (Bio)Process Engineering – a Key to Sustainable Development (2022), Aachen, Germany

  • M. Hensel, S. Di Nonno, M. Scheiermann, Y. Mayer, R. Ulber, D. Durner, Neue Impulse und Einblicke in die Farbbestimmung von Rot- und Weißweinen, 10. Anwendertreffen der Weinanalytik (2022)

  • M. Scharfenberger-Schmeer, A. Moraru, C. Dietzel, P. Wegmann-Herr, M., D. Durner, S. Di Nonno, R. Ulber, T. Schwarz, K. Boonrod, G. Krczal, Überwachung von Bakterien in der Weinbereitung, 10. Anwendertreffen der Weinanalytik (2022)

  • S. Di Nonno, Y. Mayer, D. Strieth, R. Ulber; Portable photo- and fluorimeter for application in wine industry; 13th European Congress of Chemical Engineering and 6th European Congress of Applied Biotechnology (2021), Digital

POSTER

  • S. Di Nonno, E. Könnel, M. Hensel, M. Scharfenberger-Schmeer, D. Durner, R. Ulber; How to implement simple and affordable process analysis for specific applications?; Himmelfahrtstagung on Bioprocess Engineering 2024 - Novel Strategies and Technologies for Sustainable Bioprocesses and Bioproducts; Regensburg, Deutschland
  • S. Di Nonno, R. Ulber, Portable multiple-LED photometer for application in bioprocesses, Himmelfahrtstagung on Bioprocess Engineering -Novel production routes and processes for bio-pharmaceuticals and industrial bioeconomy (2023); Weimar, Deutschland
  • S. Di Nonno, R. Ulber, Arduino-based photo- and fluorimeter for histamine measurement in wine, Himmelfahrtstagung on Bioprocess Engineering 2022 - Future Bioprocesses for a Sustainable Industry (2022)
  • S. Di Nonno, D. Strieth, R. Ulber, Arduino-based photo- and fluorimeter for measurements on site, Himmelfahrtstagung on Bioprocess Engineering 2021 - New Bioprocesses, New Bioproducts (2021) Digital