Le projet DigitWine

Mots Clés : jumeaux numériques, fermentation vinicole, empreinte énergétique, qualité aromatique

Présentation du projet

Contexte

La production mondiale de vin est d’environ 25 milliards de litres par an, et la France en est le deuxième producteur mondial (17 %). La filière vitivinicole subit des transformations majeures en réponse au changement climatique global et aux attentes sociétales. Elle doit notamment réduire son empreinte énergétique, tout en préservant la qualité organoleptique des vins.

Bien que la fermentation œnologique soit naturellement exothermique, elle est généralement conduite à basse température, ce qui en fait un procédé fortement énergivore. Il est en effet nécessaire de minimiser la perte de molécules volatiles par évaporation pour obtenir un vin final ayant des concentrations élevées en arômes.

Par ailleurs, la qualité du vin est un critère hautement multidimensionnel. Par conséquent, réduire l’empreinte énergétique sans altérer la qualité constitue un problème très complexe et nécessite le développement de stratégies de rupture pour trouver un compromis satisfaisant entre ces deux facteurs clés. C’est le défi auquel le projet DigitWine propose de répondre.

Objectifs

L’objectif global du projet DigitWine vise à démontrer comment des outils informatiques de pointe, en interaction avancée avec un décideur humain, peuvent accomplir la tâche complexe d’améliorer l’impact environnemental de la fermentation du vin tout en atteignant un niveau de qualité perçu conforme aux attentes de l’utilisateur.

Deux principaux objectifs sont ciblés :

• Développer des stratégies innovantes de gestion de la fermentation pour trouver le meilleur compromis entre la consommation d'énergie et la production d'arômes. Basée sur la modélisation dynamique et l'expertise humaine, la loi de contrôle consistera en un ajustement en temps réel de la température de fermentation et de l'ajout d'azote pour atteindre des objectifs prédéfinis correspondant au profil aromatique multidimensionnel et minimiser la consommation d'énergie.
• Développer un jumeau numérique fonctionnel impliquant un décideur humain. Alors que l'optimisation multi-objectifs traditionnelle se concentre sur la recherche de la meilleure solution hors ligne sur la base de critères définis a priori, le concept d'optimisation développée dans le projet et centrée sur l'humain peut prendre en compte les priorités et préférences contradictoires et variables dans le temps d'un décideur humain pendant le déroulement du procédé fermentaire.

^{Structure globale du projet DigitWine. Les flèches représentent les flux d’information entre le procédé physique, le jumeau numérique et le décideur humain.}

Résultats attendus

Les résultats attendus sont de nature variée :

• Grand jeu de données de fermentation,
• Connaissances du procédé de fermentation œnologique encapsulées dans un modèle mathématique dynamique,
•  Jumeau numérique (incluant plusieurs composants logiciels et matériels dont une interface de visualisation et de décision humaine),
• Jeu sérieux,
• Preuve de concept.

Au-delà du secteur de la vinification, le jumeau numérique développé peut servir de « success story » et d'exemple motivant pour illustrer les avantages de l’utilisation des technologies de l'information dans l'industrie des bioprocédés et l'industrie alimentaire au sens large.

Partenaires

Cinq unités de recherche sont impliquées dans ce projet :

• SayFood* (UMR INRAE, AgroParisTech, Université Paris-Saclay), Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering
• MIA Paris-Saclay (UMR INRAE, AgroParisTech, Université Paris-Saclay), Mathématiques et Informatique Appliquées Paris Saclay
• MISTEA (UMR INRAE, Institut Agro de Montpellier, université de Montpelier), Mathématiques, Informatique et STatistique pour l'Environnement et l'Agronomie
• Pech Rouge (UE INRAE), Unité expérimentale de Pech Rouge
• SPO (UMR INRAE, Institut Agro de Montpellier, Université de Montpellier), Sciences pour l'Œnologie 

* Unité Mixte de Recherche coordinatrice du projet

Doctorant.es

• Omar Naboulsi

Conception d’un observateur (estimateur d’état) pour un processus de fermentation œnologique

 Publications

• From Concept to Perspective: Digital Twins of Microbial Systems, Pré-Publication – Document de Travail (2026)