Brasserie du Triangle d'Or
Brasserie du Triangle d'Or

La bière: une boisson vivante et complexe

La fabrication de la bière fait intervenir des phénomènes biologiques, chimiques et physiques.

Les réactions biochimiques sont prépondérentes tout au long du processus de fabrication.

Le maltage

La toute première réaction biochimique a lieu dans le grain d'orge lors de la première étape du maltage: la germination

 

Après récolte l'orge est humidifié afin de le faire germer. Lors de la germination les enzymes capables de transformer l'amidon (amylases) contenu dans le grain se développent. La germination est interrompue lorsque le germe mesure quelques millimètres afin qu'il n'épuise pas la totalité des reserves en amidon du grain. Le maltage permet de faire fabriquer au grain, l'enzyme qui nous permettra de transformer plus tard l'amidon en sucres (puis en alcool).

 

La seconde réaction à lieu autour du grain lors de la seconde étape du maltage: le touraillage

 

Cette étape consiste à secher le grain pour le conserver et à "le torréfier" pour lui apporter des caractéristiques particulières. Le grain est dabord seché par un flux d'air chaud (85°C) pendant 24H puis selon le malt désiré la température augmentera jusqu'à plusieurs centaines de degrés. La réaction de Maillard (brunissement non enzymatique) intervient au dessus de 100°C en apportant de la couleur au grains et divers arômes. C'est cette réaction qui est responsable de la couleur de la croute du pain, du steack grillé etc On obtient ainsi des malts blonds, ambrés, caramels etc

 

Le brasseur va donc sélectionner les malts dont il a besoin pour préparer sa bière en fonction de la couleur et des aromes qu'il veut lui apporter.

Le brassage

Le brassage permet de transformer l'amidon contenu dans le grain en sucres assimilables par les levures. C'est lors du brassage qu'un certain nombre de réactions biochimiques vont intervenir successivement.

 

Après avoir été concassé, le malt est mélangé à de l'eau chaude (50°C). A 50°C les protéines non solubles du malt vont etres transformées en acides aminés solubles sous l'effet d'enzymes (protéinase et peptidase). Cette étape permet d'éliminer les protéines responsables du trouble de la bière et d'une mauvaise tenue de mousse. Cette étape dure 20 à 30 minutes et est appelée "palier protéolytique".

 

Une fois le premier palier terminé, le mélange (appelé maische) est chauffé à 63°C. A cette température d'autres enzymes vont se réactiver (alpha-amylase et béta-amylase) pour transformer l'amidon en sucres fermentescibles (maltose, dextrose). Cette étape dure environ 30 minutes et est appelée "palier amylolytique". C'est lors de ce palier que le sucre, qui donnera plus tard l'alcool, est fabriqué.

 

A la fin du second palier, le mélange est chauffé à 73°C. A cette température seule la béta-amylase continue de travailler pour transformer l'amidon restant en sucres non fermentescibles (dextrines). Cette étape dure également 30 minutes environ. C'est lors de ce palier que les dextrines responsables du caractère moelleux de la bière sont fabriquées.

 

Une fois que tout l'amidon à été transformé en sucres (maltose, dextrose, dextrines), la maische est chauffé à 78°C. Cette étape appelée "palier d'inhibition des enzymes" ou "mash out" permet de détruire les enzymes pour stabiliser le moût (toutes les réactions sont stopées). Cette étape dure 10 minutes. La montée en température permet également de solubiliser un maximum de sucres pour obtenir de bons rendements de brassage.

 

Le brasseur doit réguler la durée de cuisson de la maische aux différents paliers de température afin d'avoir une décomposition parfaite et d'extraire un bon ratio de sucres fermentescibles/non fermentescibles. Plus un moût renferme des sucres fermentescibles, plus la bière contiendra de l'alcool et sera mince en bouche. Plus un moût renferme de sucres non fermentescibles, plus la bière sera onctueuse et moelleuse. Le brasseur adapte donc les températures et durées des paliers selon le caractère qu'il souhaite donner à sa bière. D'autres paramètres comme le pH de l'eau de brassage, la minéralisation de l'eau de brassage doivent etres maitrisés afin que les enzymes puissent travailler dans des conditions optimales.

 

Le houblonnage

Le houblonnage est l'étape qui intervient après le brassage et la filtration du moût. Le moût filtré est porté à ébulition vigoureuse pendant 1H.

 

Une des fonctions du houblonnage et de stériliser le moût, qui n'a subi jusque là qu'un traitement thermique modéré lors du brassage. Pendant 1H à 100°C tous les micro organismes vont etres détruits afin de laisser "le terrain libre" pour les levures qui le fermenteront.

 

La deuxième fonction du houblonnage est d'apporter au moût l'amertume et les arômes de houblon. Le houblon contient dans sa résine, un acide alpha responsable de l'amertume du moût. Pour se solubiliser l'acide alpha a besoin de chaleur et de temps (1H environ). Les houblons amerisants contiennent beaucoup d'acide alpha contrairement aux houblons aromatiques qui n'en contiennent que très peu.

 

Enfin le houblonnage permet de faire coaguler les protéines de malt restées dans le moût. Sous l'effet de la chaleur elles vont coaguler et s'agglomérer, une fois agglomérées elles seront séparées du moût limpide par décantation (ceci afin que la bière ne soit pas trouble). Les protéines agglomérées vont se déposées au fond de la cuve d'ébullition grace à la force centrifuge (whirlpool), on crée pour celà un vortex (tourbillon).

 

Le brasseur ajuste les quantités de houblons aromatiques et amerisants suivant le caractère qu'il veut apporter à sa bière (plutot amère, plutot aromatique etc).

La fermentation

La fermentation est l'une des étapes clef de la fabrication de la bière, c'est celle-ci qui va transformer les sucres fermentescibles en alcool et en gaz carbonique par l'action des levures. Elle se déroule à des températures comprises entre 15 et 25°C (c'est une fermentation haute).

 

Après avoir été refroidi à 20°C environ, dans un échangeur à plaques, le moût est transféré dans un fût de fermentation désinfecté. A l'issue du houblonnage le moût est stérile, tout le materiel utilisé doit être désinfecté et toutes les précautions doivent êtres prises pour ne pas le contaminer par un autre micro-organisme que celui que l'on veut utiliser. La levure utilisée est de type Saccharomyces cerevisiae (la même que pour fabriquer le pain, le cidre etc), il existe une multitude de souches differentes pour la même famille de levure. On peut presque dire que chaque bière a sa souche de levure propre (on n'utilise pas la même souche pour la bière ambrée que pour la bière blonde ou que pour la bière blanche). Chaque souche possède sa propre personnalité, celle-ci influence directement la saveur de la bière.

 

La levure est ajoutée au moût sous forme déshydratée le plus souvent, elle peut aussi être introduite sous forme de levain. Une fois la levure ajoutée, le moût doit être brassé énergiquement pour être oxygéner. Pendant les 4 à 12 heures qui suivent l'inoculation du moût par la levure, la présence d'oxygène permet la multiplication cellulaire des levures, elles vont se multiplier jusqu'à atteindre une population d'environ 50 millions de cellules par mL de moût inoculé. Il s'agit de la phase de respiration et de multiplication des levures en aérobie. Les levures consomment du glucose et du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie sous forme de chaleur (la température du moût augmente sensiblement au cours de la fermentation). Des arômes caractéristiques sont libérés par les levures durant cette phase de fermentation. Une fois que tout le dioxygène est consommé, les levures utilisent un autre métabolisme pour survivre et se multiplier, c'est la fermentation alcoolique en anaérobie. Les levures consomment du glucose et rejettent du dioxyde de carbone, de l'éthanol et de l'énergie sous forme de chaleur. D'autres arômes caractéristiques sont libérés par les levures durant cette phase de fermentation. La fermentation dure entre 3 et 7 jours. Au cours de la fermentation, de la mousse va se former à la surface du moût, elle est formée de protéines, de levures mortes et de résine de houblons. Cette mousse, appelée kräusen créé une barrière de protection contre les contaminants qui pourraient être présents dans l'air contenu dans le haut du fût. Une fois la fermentation terminée cette mousse va se désagréger et les particules solides vont aller se coller sur les parois du fût (facilitant leur élimination). Ce dépot n'est pas le bienvenu dans la bière, il est donc éliminé lors du premier soutirage.

 

La plupart du temps, on pratique 2 fermentations successives (fermentation double). La fermentation primaire dure 3 à 7 jours, le moût est ensuite transvasé dans un autre fût de fermentation pour 10 jours (fermentation secondaire). Le fait de transvaser le moût permet d'éliminer une partie des levures mortes (déposées au fond du fût) et de remettre en suspension les levures vivantes pour les stimuler afin qu'elles terminent la fermentation.

 

Quand il n'y a presque plus de sucres fermentescibles disponibles, les levures entrent dans une phase de repos et sombrent au fond du fût de fermentation formant un sédiment. Les levures ne meurent pas mais entrent en dormance lorqu'elles n'ont plus de quoi se nourrir.

 

A l'issue de la fermentation secondaire, le moût devenu "jeune bière" peut à présent être soutiré et mis en bouteille.

 

Avant de mettre la jeune bière en bouteilles, on élimine le sédiment de levures présent au fond du fût de fermentation ceci afin d'obtenir une bière bien limpide. On va ensuite rajouter du sucre dans la bière pour que celle-ci se carbonate (dissolution de dioxyde de carbone) lors de la dernière fermentation: la refermentation en bouteille. Après l'ajout de sucre (saccharose) les levures encore en suspension vont se réactiver pour le fermenter en dioxyde de carbone et en éthanol (comme pendant la phase de fermentation en anaérobie). La bière est mise en bouteilles, les levures fermentent alors le sucre ajouté jusqu'à épuisement de ce dernier, la bouteille étant capsulée le dioxyde de carbone n'a d'autre choix que de se dissoudre dans la bière provoquant une montée en pression à l'intérieur de la bouteille. La quantité de sucre ajouté est calculée suivant le taux de carbonatation voulu (bière peu pétillante ou très pétillante). Un ajout excessif de sucre provoque l'explosion de la bouteille de verre (les levures peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 4000 Bar alors qu'une bouteille en verre peut exploser à une pression de 10 Bar). Quand les levures ont fermenté tout le sucre disponible, elles entrent dans une phase de repos et sombrent au fond de la bouteille formant un sédiment appelé "lie". Les "bières sur lie" sont donc des bières carbonatées en bouteilles (pas d'injection de dioxyde de carbone sous pression).

 

Le brasseur doit donc sélectionner avec soin la souche de levure qui conviendra le mieux pour la bière qu'il souhaite fabriquer, il doit également bien calculer la quantité de sucre ajouté lors de la mise en bouteille pour obtenir le taux de carbonatation voulu.

La garde

La garde ou maturation est la période de repos dans laquelle la bière entre à l'issue de l'étape de carbonatation (refermentation en bouteilles), cette période dure de 1 mois à 1 an suivant le type de bière.

 

Durant la garde, les arômes vont se développer, les faux goûts vont diminuer pour développer des arômes plus subtils et plus agréables, on dit que la bière s'affine ou mûrit.

 

La bière va également se clarifier pendant cette étape. Avec le temps les levures vont se sédimenter au fond de la bouteille pour former la lie. La bière va devenir claire et limpide.

 

Enfin cette période de maturation va permettre à la bière de dissoudre son propre dioxyde de carbone (formé par les levures durant la carbonatation), cette fonction est appelée prise de mousse.

 

Le brasseur doit déterminer correctement le temps de garde suivant le type de bière fabriquée car certaines bières perdent de leurs qualités organoleptiques et de leurs arômes avec le temps. En règle générale plus la bière contient une forte teneur en alcool plus elle peut subir une longue periode de garde. Les bières blondes et blanches subissent des gardes de 1 mois environ alors que les bières brunes peuvent subir des maturations allant jusqu'à 1 an.

Les contrôles

Pour mener à bien la fabrication d'un brassin et assurer la qualité du produit, il est necessaire de contrôler certains paramètres. Des contrôles et analyses ont lieu sur la bière mais également sur la maische et sur le moût à différentes étapes du processus de fabrication.

 

1) La température est contrôlée en permanence sur la maische durant la phase de brassage (chauffage et maintiens en température des differents paliers). La température est également mesurée sur le moût au moment de la mise en fût (refroidissement) et suivie durant les fermentations primaire et secondaire et durant la période de garde. On utilise un thermomètre électronique pour effectuer ce contrôle.

 

2) Le pH est mesuré sur l'eau de brassage pour assurer de bonnes conditions de travail aux enzymes. Les enzymes ont des pH optimaux de travail compris entre 4.6 et 5.8 selon l'enzyme. On mesure également le pH du moût à la mise en fût (début de fermentation) et à l'embouteillage (fin de fermentation) afin d'évaluer l'avancement de la fermentation (le moût s'acidifiant à mesure que la fermentation avance). On utilise un pH-mètre pour effectuer cette mesure.

 

3) La densité est mesurée sur le moût avant ébullition ainsi qu'en début et fin de fermentation (comme le pH). Celle-ci nous renseigne sur la quantité de sucre présente dans le moût avant ébullition (permet de déterminer le rendement du brassage) mais également sur l'avancement de la fermentation puisque le moût avant fermentation contient du sucre (celui-ci faisant monter la densité) et qu'il n'en contient plus en fin de fermentation (la baisse de densité est due à l'absence de sucre mais également à la présence d'alcool qui tend lui aussi à la faire baisser). En général la densité du moût avant fermentation est de 1.050 / 1.060 et de 1.007 / 1.010 en fin de fermentation (la densité de l'eau pure étant de 1.000).

 

4) La teneur en alcool de la bière est analysée à l'issue de la période de garde. Elle permet de remplir une obligation règlementaire quant à la fabrication de produits alcoolisés. La méthode d'analyse comporte une distillation d'un échantillon de bière puis un dosage redox en retour, cette analyse peut également être réalisée au laboratoire départemental.

 

5) Les qualités organoleptiques du moût et de la bière sont également contrôlées à plusieurs étapes de la fabrication (on goûte, on sent, on regarde) afin de déceler d'éventuelles anomalies (couleur du moût trop foncée, moût trop amer, bière plate, odeur désagréable etc). Le brasseur réalise lui-même ces contrôles.

 

6) La qualité microbiologique est évaluée sur le produit fini (la bière) afin de garantir un produit de qualité aux consommateurs. De part ses caractéristiques physico-chimiques, la bière est un produit ou le risque de contamination par un germe pathogène (nocif pour l'homme) est inexistant. En effet la bière possède des facteurs inhibiteurs de développement de la flore pathogène comme son pH acide (autour de 4), sa teneur en alcool, la présence de composés anti-microbiens du houblons etc. Cependant, par mégarde, la bière peut être contaminée par des germes d'altération organoleptiques non nocifs pour l'homme mais pouvant être responsables de défauts de qualité. Des bactéries lactiques (utilisées pour la fabrication du yaourt ou fromage) ou acétiques (utilisées pour la fabrication de vinaigres) peuvent se développer dans le moût ou dans la bière, tout comme les levures sauvages (souches différentes de celle que l'on utilise pour ensemencer le moût). Ces contaminants peuvent dégrader la bière et faire apparaitre des défauts de qualité comme une trop forte concentration en dioxyde de carbone, une acidification poussée de la bière, un trouble persistant, une augmentation de la viscosité etc. Des cultures en boites de pétri sur milieux sélectifs permettent de détecter la présence éventuelle de germes d'altération dans la bière (au cas ou les défauts de qualité ne soient pas détectés au moment de la dégustation de la bière). On recherche donc la présence de bactéries lactiques (Lactobacillus, Pédiococcus), de bactéries acétiques (Acetobacter, Acetomonas), de levures sauvages (Brettanomyces) et d'entérobactéries (indicateur du niveau d'hygiène général). Ces analyses peuvent également être réalisées au laboratoire départemental.

 

7) D'autres tests rapides sont réalisés comme le test au diiode qui permet de vérifier que tout l'amidon a bien été transformé en sucres ou en dextrines à la fin du troisième palier, ou le test à la bandelette pour vérifier l'absence d'ions nitrates dans l'eau de brassage etc