An electronic nose for characterising the aroma profile of whisky obtained by a novel accelerated aging process

The challenges involved in the sensorial assessment of alcoholic beverages have left many traditionalists sceptic regarding the use of technologies aimed at accelerating the aging process of spirits. Here is where the presented work comes in, responsible for the evaluation of the aromatic fingerprint derived from an ultrasound-based maturation technique applied to whisky. The core of the thesis is indeed the development of a characterisation system for the aroma of alcoholised solutions, able to cope with the limitations of traditional techniques. To this extent, it was decided to rely on a gas sensor-based device, the electronic nose. After an extensive literature review on whisky and electronic nose applications in this field, this manuscript deals with the investigation of the considered system’s discriminative potentiality through the optimisation of an experimental protocol mainly aimed at reducing ethanol-derived interferences, well acknowledged to cause profile-masking effects among gas sensors. Different sampling techniques involving decreased samples’ temperatures (-18 and 0° C) and the use of a Perma Pure’s Nafion™ separating membrane were explored and confirmed inadequate. However, the dilution of all samples to 20% alcohol by volume alongside no temperature manipulation allowed the system to achieve great classification performances (100% of accuracy) on 3 distinct commercial products. The same dataset was also used to train the model for the recognition of patterns within a wide age spectrum, being the selected whiskies very different in terms of age. This preliminary training phase resulted sufficient for a sensible discrimination of 4 different (as for ultrasound process’ parameters) sonicated whisky samples (53), enabling considerations regarding their maturation aromatic profile to be made. Although deeper training and protocol’s improvements are required, this result could represent the precursor of sonication process-oriented predictive models for aroma quality assessments.

Le sfide legate all’analisi sensoriale di bevande alcoliche hanno lasciato molti tradizionalisti scettici riguardo all’uso di tecnologie volte ad accelerare il processo di invecchiamento dei liquori. Qui è dove si inserisce il presente lavoro, intenzionato a valutare l’impronta aromatica di un whisky sottoposto ad una tecnica di maturazione ad ultrasuoni. L’obiettivo della tesi è infatti lo sviluppo di un sistema di caratterizzazione per l'aroma di soluzioni alcoliche, in grado di far fronte ai limiti delle tecniche tradizionali. A tal fine, si è deciso di affidarsi ad un dispositivo a sensori per la rilevazione di gas, il naso elettronico. Dopo un'ampia ricerca bibliografica sul whisky e sullo strumento in questione, questo manoscritto si occupa dell'indagine delle potenzialità discriminative del sistema considerato, attraverso l'ottimizzazione di un protocollo sperimentale principalmente volto a ridurre le interferenze derivanti dall'etanolo, ben nota causa di profile-masking tra i sensori a gas. Diverse tecniche di campionamento, quali la diminuzione della temperatura dei campioni (-18 e 0° C) e l'uso di una membrana in Nafion™ selettiva per la separazione dell’etanolo, sono state esplorate rivelandosi inadeguate. Tuttavia, la diluizione di tutti i campioni al 20% alcolico e un’analisi a temperatura ambiente hanno permesso al sistema di ottenere ottime prestazioni di classificazione (100% di accuratezza) su 3 distinti prodotti commerciali. Lo stesso dataset è stato anche utilizzato per addestrare il modello a riconoscere pattern indicativi dell’invecchiamento, essendo i whisky selezionati molto diversi in termini di età. Questa prima fase di addestramento è risultata sufficiente per la discriminazione di 4 diversi (in parametri del processo ad ultrasuoni) campioni di whisky sonicato (53), consentendo di fare considerazioni sul loro profilo aromatico di maturazione. Sebbene un addestramento più approfondito e miglioramenti del protocollo siano necessari, questo risultato potrebbe rappresentare il precursore di modelli predittivi per l’analisi della qualità aromatica del whisky, orientati al processo di sonicazione.