Au-delà de l’aspect commercial important de l’aspect visuel d’une bière, les enjeux pour les brasseurs sont la durée et l’efficacité du processus de fermentation et de clarification

Au-delà de l’aspect commercial important de l’aspect visuel d’une bière, les enjeux pour les brasseurs sont la durée et l’efficacité du processus de fermentation et de clarification. Dans un univers de plus en plus concurrentiel et avec des coûts de production en hausse constante, les brasseries ne peuvent pas faire l’économie d’une réflexion sur leur processus de brassage.

Contrairement à ce que le nom donné par les anglophones au processus de clarification à l’ébullition, “kettle fining”, pourrait laisser penser, les avantages principaux de cette pratique résident dans la capacité à clarifier plus efficacement lors de la fermentation. Cette méthode permet de raccourcir les temps de fermentation et de garde de plusieurs jours.

Nous allons passer en revue l’utilisation des carraghénanes, aussi appelés “kettle fining” ou “cooper fining”, dans le processus de brassage.

Composition des particules indésirables dans le moût de brasserie

La clarté de la bière est compromise par les cellules de levure et les particules non microbiologiques (PNM). Les levures sont principalement éliminées par leur floculation naturelle lors de la fermentation, ou plus tard dans le processus de clarification, centrifugation ou filtration, que nous aborderons dans un autre article. Le principal problème est causé par les PNM : les protéines, souvent associées à des polyphénols et à d’autres molécules telles que les lipides, les glucides et/ou les ions métalliques.

Avantages de l’utilisation des agents de clarification du moût

Réduction du temps nécessaire à la clarification de la bière
Réduction de la turbidité (d’un facteur 6) réf1
Aucun impact négatif sur les qualités de la bière finie
Réduction des pertes et de l’utilisation de matériel (filtre, agent de filtration) lors de la filtration ou de la centrifugation
Amélioration de la qualité de la levure lors de réutilisation (séparation du cold break de la levure dans le cône du fermenteur)
Économie d’énergie par la réduction de l’utilisation du froid (temps de garde)
Une bière plus limpide
Une meilleure durée de conservation

Un petit mot sur la loi de Stokes

Les particules se déposent naturellement sous l’influence de la gravité, comme le décrit la loi de Stokes, et comme vous l’avez sûrement déjà observé. Selon cette loi, le taux de sédimentation d’une particule sphérique est directement proportionnel à la différence de densité entre la particule et le milieu liquide, à l’accélération due à la gravité (d’où l’utilité de la centrifugeuse), et au carré du rayon de la particule, et inversement proportionnel à la viscosité du liquide. Ainsi, si le moût ou la bière est laissé au repos suffisamment longtemps, il se clarifiera de lui-même ; c’est la base du processus de lagering.

Voici la formule de cette loi dans le cadre du brassage :

v = taux de sédimentation d’une particule sphérique
ρ₁ = densité de la particule
ρ₂ = densité du milieu (moût ou bière)
r = rayon de la sphère
g = accélération due à la gravité
η = viscosité du milieu

Le but de l’utilisation des “kettle finings” est donc d’augmenter la taille des particules (r = rayon de la sphère) qui est multiplié au carré, ce qui augmente massivement la rapidité de la sédimentation.

Origine et contrôle des particules dans le processus de brassage

Les particules non microbiologiques (PNM) sont produites et éliminées à cinq étapes du processus de brassage. Comprendre comment ces étapes affectent la formation et l’élimination des particules permet au brasseur de mieux contrôler le processus pour obtenir un niveau optimal et constant de particules dans la bière, ce qui conduit à un processus de clarification plus efficace et régulier, que le produit final soit en fût, en canette ou en bouteille.

Empâtage : La mouture des grains génère de nombreuses particules de poussière fine et d’enveloppe. Celles-ci sont généralement éliminées lors de la filtration de la maische. Cependant, si le moût n’est pas recirculé à travers le lit d’empâtage avant l’écoulement ou si des pressions excessives sont appliquées au filtre, ces particules peuvent se retrouver dans le moût. Une température finale élevée de l’empâtage favorise la coagulation des particules, mais peut également augmenter la viscosité du moût, ce qui contrebalance les effets bénéfiques sur les taux d’écoulement. Un réglage optimal du moulin est une des clés pour obtenir à la fois un rendement correct et une filtration efficace dans un temps acceptable. Nous pouvons vous aider à régler votre mouture au mieux, n’hésitez pas à nous contacter.
Ébullition du moût : Pendant l’ébullition, la dénaturation thermique provoque la coagulation des protéines pour former la cassure à chaud. Une coagulation efficace est favorisée par un pH élevé du moût, la présence de protéines suffisantes et de bonnes conditions d’ébullition (minimum 102°C, pression atmosphérique du niveau de la mer). Si la coagulation est inefficace, des particules peuvent rester en suspension et être transportées aux étapes suivantes du brassage.
Refroidissement du moût : Lors du refroidissement, les protéines du moût interagissent avec les polyphénols pour précipiter sous forme de cassure à froid. Ces particules très fines se déposent lentement et peuvent se retrouver dans la bière finie. La formation de la cassure à froid dépend de la température, en dessous de 20-30°C.
Fermentation : Plusieurs changements physiques se produisent, produisant et facilitant l’élimination des particules. La reproduction des levures commence, augmentant le nombre de cellules de levure dans la bière et abaissant le pH, ce qui favorise l’interaction des protéines et des polyphénols pour former les PNM. Cela permet de retirer 45-65% des protéines solubles et 20-30% des anthocyanogènes solubles du moût.
Refroidissement de la bière : À la fin de la fermentation, lorsque la bière est refroidie, les levures floculent et se déposent au fond du réservoir, entraînant d’autres particules avec elles. Le refroidissement provoque également une interaction supplémentaire des protéines et des polyphénols pour former davantage de PNM. La densité des PNM est estimée comme étant intermédiaire entre celle de la bière et celle des cellules de levure.

Il est généralement admis qu’il est préférable d’éliminer les particules à autant d’étapes du processus de brassage que possible. Cela permet d’obtenir un processus plus efficace et constant. Pour la bière non filtrée, cette pratique donne une bière plus claire que si toute la clarification était laissée à l’étape post-fermentation. Pour la bière filtrée, cela permet une réduction de l’usage des consommables, et une réduction des troubles post-filtration.

Origine des “kettle fining” aka agents de clarification du moût

Les agents de clarification du moût sont utilisés depuis de nombreuses années, avec une matière première provenant principalement des algues marines rouges, généralement du genre Chondrus crispus. Jusqu’aux années 1960, l’Irish Moss était le principal matériau utilisé, et il est encore employé aujourd’hui dans un petit nombre de brasseries.

Dans les années 1960, des développements ont permis d’affiner la source des algues marines, et les agents de clarification tels que nous les connaissons ont été produits. Initialement, ces matériaux étaient assez limités dans leurs raffinements, mais montraient un avantage de performance significatif par rapport à l’Irish Moss brut.

Dans les années 1980, une avancée majeure a été réalisée avec les carraghénanes purs et raffinés. Ces matériaux sont totalement solubles dans l’eau et hautement actifs.

La nouvelle phase, et toujours actuelle, des agents de clarification est l’utilisation de matériaux granulaires d’une source d’algues différente. Les nouveaux matériaux sont des algues semi-raffinées du genre Eucheuma. Ce sont ces produits que nous vous proposons sous la marque Protafloc de Murphy & Sons.

Action du Protafloc, notre agent de clarification du moût

Protafloc contient de grands polysaccharides chargés négativement appelés kappa-carraghénanes, qui se lient aux protéines chargées positivement dans la cassure à froid lorsqu’elle se forme. Les particules résultantes sont relativement plus grandes et se sédimentent en tombant plus rapidement au fond du fermenteur. L’ajout est simple et facile, effectué dix minutes avant la fin de l’ébullition.

Facteurs influençant la performance des agents de clarification du moût

Plusieurs facteurs ont été identifiés comme influençant la performance des agents de clarification du moût :

Dosage : À mesure que le taux de dosage augmente, plus de particules sont éliminées, la clarté du moût s’améliore et la quantité de sédiment produite augmente. Le taux de dosage optimal est celui qui offre la meilleure cl

arté tout en minimisant le volume de sédiment. Un dosage trop élevé ou trop bas aura une moins bonne efficacité, voire un effet négatif. Nous pouvons vous aider à déterminer le dosage optimal.

Moment de l’ajout : L’ajout précoce des agents est essentiel pour dissoudre complètement les molécules de kappa-carraghénanes, qui ne se dissolvent pas en dessous de 60°C. Le Protafloc doit être ajouté 10 à 15 minutes avant la fin de l’ébullition.
Clarté du moût chaud : Il est généralement admis que les agents de clarification du moût n’ont pas d’effet significatif sur la clarté du moût chaud, bien que certains brasseurs rapportent des bénéfices mesurables. Cependant, la clarté du moût chaud influence considérablement la performance des agents de clarification du moût.
pH du moût : Le pH du moût a un effet marqué sur la performance de la clarification, avec un pH d’environ 5,0 requis pour une clarification efficace. Les moûts avec un pH inférieur à 4,5 clarifient beaucoup moins bien. Des variations importantes de performance de clarification sont observées selon le pH du moût, avec parfois une différence de seulement 0,3 unité de pH pouvant affecter significativement les niveaux de particules non microbiologiques (PNM).
Variété de malt, qualité et année de récolte : La variété et la qualité du malt jouent un rôle crucial dans la performance de la clarification. Les moûts préparés à partir de différentes variétés de malt sous des conditions identiques peuvent nécessiter des taux de clarification différents pour une performance optimale.

Ces facteurs montrent l’importance de comprendre et de contrôler les conditions de brassage pour optimiser l’efficacité des agents de clarification et assurer la qualité du produit final. Nous sommes à votre disposition pour toute information sur les “kettle finings” et leur utilisation. N’hésitez pas à nous contacter. Nous offrons aux brasseries professionnelles suisses les moyens et l’expertise nécessaires pour améliorer leur processus de brassage. Contactez-nous, sans engagements

Réf1: Effects of Wort Clarifying by using Carrageenan on Diatomaceous Earth Dosage for Beer Filtration par Aleksander Poreda, Marek Zdaniewicz, Monika Sterczyńska, Marek Jakubowski et Czesław Puchalski.

La clarification du moût à l’ébullition aka « Kettle fining »