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Minimization of Water and Energy Consumption during Non-Isothermal Alcoholic Fermentation in Wines
Minimización de los Consumos de Agua y Energía durante la Fermentación Alcohólica No Isotérmica en Vinos
Autor
Aballay, Pablo M.
Scaglia, Gustavo
Vallejo, Martha D.
Ortiz, Oscar A.
Institución
Resumen
The use of controlled non-isothermal procedures in the production of high-quality wines leads to the use of efficient cooling/heating and automatic control systems. In this work, (cooling/heating) water and energy (for its pumping) consumptions during alcoholic wine fermentation are minimized, by means of determining an optimal fermentation temperature profile that preserves the desired ethanol production and the wine quality. Such a profile is obtained by using a non-constrained dynamic optimization method and the problem is one of non-linear programming. Constraints are temperature and time requirements. An improved non-isothermal model for a batch alcoholic fermentation is used and it is applied to a cold pre-fermentation winemaking. Results, which are been verified and compared to literature data, suggest that by means of optimization techniques, significant improvements in water and power savings can be obtained during non-isothermal oenological alcoholic fermentation. El uso de procedimientos no isotérmicos controlados en la producción de vinos de alta gama conduce a usar enfriamiento/calentamiento eficiente y sistemas automáticos de control. En este trabajo se minimiza el consumo de agua (de enfriamiento/calentamiento) y energía (para su bombeo) durante la fermentación alcohólica en vinificación mediante la determinación de un perfil óptimo de temperatura de fermentación que preserva la producción deseada de etanol y la calidad del vino. Dicho perfil se obtiene mediante un método no restringido de optimización dinámica y el problema es de programación no lineal. Las restricciones son requisitos de temperatura y tiempo. Se utiliza un modelo no isotérmico mejorado para fermentaciones alcohólicas discontinuas aplicado a vinificaciones con uso de pre-fermentación en frío. Los resultados se han verificado por simulación y comparado con la literatura y sugieren que se pueden obtener ahorros significativos de agua y energía durante la fermentación alcohólica enológica no isotérmica.