Au cours des dernières décennies, l’optimisation des processus et l’augmentation de l’efficacité sont devenues des priorités pour de nombreuses entreprises brassicoles du monde entier. Le brassage à haute gravité est une méthode pour atteindre ces objectifs.
Le secteur manufacturier cherche continuellement des moyens de réduire les dépenses en capital, leur complément de main-d’œuvre, les coûts d’utilité et autres coûts opérationnels tout en veillant à ce que la qualité des produits reste constamment élevée. L’industrie brassicole ne fait pas exception à cette tendance et l’une des procédures utilisées pour atteindre ces objectifs est le brassage à haute gravité. En outre, d’autres initiatives brassicoles dans ce domaine (également appelées intensification des processus) se sont concentrées sur:
- Augmentation des taux de fermentation et d’atténuation finale
- Viabilité et vitalité de la levure de haute qualité
- Diminution des temps de production, y compris de nouvelles souches de levure
- Stabilisation et filtration de la bière plus efficaces
- Amélioration de la qualité et de la stabilité de la bière
Le brassage à haute gravité a été progressivement introduit dans les brasseries du monde entier depuis environ 40 ans. C’est une procédure qui utilise du moût (bière non fermentée) à des concentrations supérieures à la normale et, par conséquent, nécessite une dilution avec de l’eau spécialement traitée (généralement désoxygénée) à un stade ultérieur du processus, à la gravité ou au titre alcoométrique souhaité. En réduisant la quantité d’eau utilisée dans la brasserie, les demandes de production accrues peuvent être satisfaites sans étendre les installations de brassage, de fermentation et de stockage existantes. Le traitement de moins de volume de moût et de bière, tout en conservant une production liquide constante, se traduit également par des gains d’efficacité en termes de consommation d’énergie, de main-d’œuvre, de nettoyage et de coûts d’effluents1. L’industrie brassicole utilise un certain nombre de moyens uniques pour mesurer la concentration de moût. Une telle mesure est °Platon. C’est une mesure de la teneur en sucre d’une solution dérivée de sa densité. La méthode est basée sur le poids en pourcentage de saccharose dans une solution à 20 ° C. Par example, 12° Platon signifie que si tout le sucre dans cette solution était du saccharose, il représenterait 12% du poids total de cette solution. Le brassage à haute gravité a commencé aux États-Unis au début des années 1960. Il s’est ensuite répandu en Amérique du Nord, en Australie et en Afrique du Sud. Des difficultés fiscales et réglementaires ont entravé sa mise en œuvre dans un certain nombre de pays européens (par exemple, l’Allemagne et le Royaume-Uni). Cependant, les problèmes de réglementation ont été largement surmontés et le brassage à haute gravité peut maintenant être mis en œuvre dans le monde entier.
Avantages
En plus des avantages discutés ci-dessus, le brassage à haute gravité offre également une grande flexibilité dans le type de bière qui peut être proposé à la vente. À partir d’un seul « stock » de bière à forte teneur en alcool, un brasseur peut produire un certain nombre de produits différents avec des extraits originaux et des niveaux d’alcool différents (par exemple, des bières légères et à faible / forte teneur en alcool) sans avoir besoin de maintenir un inventaire distinct pour chaque type de bière. En outre, avec l’avènement des extraits de houblon produits avec du dioxyde de carbone ou de l’éthanol comme solvant, des extraits de malt, des sirops et des colorants naturels, la gamme potentielle de types de produits commercialisables s’est encore élargie2.
Inconvénients
Le procédé de brassage à haute gravité présente également un certain nombre d’inconvénients. L’efficacité du matériau de la brasserie (l’efficacité d’extraction du matériau soluble du malt et des autres céréales utilisées dans le processus) est diminuée en raison de la purée plus concentrée. En outre, l’utilisation du houblon est réduite pendant l’ébullition de la bouilloire; la bière finale diluée présente une stabilité réduite de la mousse et des variations de saveur de la bière ont également été rencontrées3. La performance de la levure, due en grande partie au moût plus concentré et à la production accrue d’éthanol, peut être affectée négativement par des moûts à forte gravité et, comme nous le verrons plus loin, cela peut contribuer à un certain nombre d’aspects de la stabilité de la bière.
Morphologie de la levure
Des modifications de la morphologie intracellulaire de la levure ont été observées, notamment en ce qui concerne la vacuole cellulaire de la levure. La vacuole est un corps ovale dans la cellule qui existe sous la forme d’un organite unique ou de plusieurs composants distincts. C’est généralement un tiers de la largeur de la cellule. Il agit comme un réservoir pour le stockage de nutriments et d’enzymes spécifiques et son volume change avec la phase de croissance et les conditions environnementales. Des études avec des souches de levure de bière et de bière blonde ont observé un élargissement de la vacuole lorsque les cultures fermentent du moût à forte gravité (20 ° Plato) par rapport au moût à faible gravité (12 ° Plato) (Figures 1 et 2). On pense que l’élargissement de la vacuole est une réaction au stress osmotique imposé aux cellules par le moût à forte gravité.
Eau de dilution
La reconstitution du moût à haute gravité, ou moût fermenté avec de l’eau (processus également appelé dilution ou coupe), peut se produire à presque toutes les étapes du processus de brassage. Plus l’ajout d’eau se produit tard, plus l’augmentation de la capacité de brassage est importante. La qualité de l’eau de dilution utilisée est critique et dépend du point d’addition. Plus cela se produit tard dans le processus, plus l’exigence de qualité est grande. Par exemple, si la dilution se produit vers la fin de la fermentation primaire, l’eau doit être filtrée au carbone, avec le pH correct et être microbiologiquement saine. Cependant, si la dilution se produit le plus tard possible dans le processus (au stade de la filtration), le plus grand soin doit être pris. L’eau doit être de qualité et de composition chimique similaires à celles utilisées pour le brassage. Il doit être stérile, avoir une concentration en oxygène dissous inférieure à 50ppb, une température de 1 ° C et être gazéifié à la teneur en CO2 de la bière. La raison de la faible concentration d’oxygène dissous dans l’eau de dilution est que la bière emballée, contrairement à la plupart des boissons alcoolisées, est instable. L’un des principaux facteurs contribuant à cette instabilité est l’oxygéne2.
Stabilité de la bière
La stabilité (ou l’instabilité) de la bière peut être considérée dans six catégories : physique (colloïdale), saveur, mousse, lumière, biologique et jaillissement. Les trois premières catégories ont été impliquées dans la qualité de la bière en raison de procédures de brassage à haute gravité. Il a été démontré que les bières brassées à haute gravité sont plus stables physiquement que leurs homologues brassées à faible gravité (tableau 1). Des preuves anecdotiques indiqueraient que les bières brassées à haute gravité ont également une stabilité de saveur améliorée. Cependant, les bières brassées à des gravités plus élevées ont une moins bonne stabilité de la tête (mousse) (le tableau 1 – nibem est une mesure du taux d’effondrement de la mousse, plus le nombre est faible, plus la stabilité de la mousse est faible)4. Il existe un certain nombre de composés positifs à la mousse dans la bière. Ceux-ci comprennent les polypeptides, les acides iso-alpha, les mélanoïdines et les ions métalliques. Les polypeptides jouent un rôle important dans la formation et la stabilité de la mousse de bière. Il a été admis que les polypeptides les plus hydrophobes (ceux qui n’aiment pas l’eau) produisent la mousse la plus stable. C’est la propriété de l’hydrophobicité des polypeptides, plutôt que la taille, qui est la plus importante dans la production de mousse de bière stable. Le taux de polypeptides hydrophobes peut être déterminé à l’aide de techniques chromatographiques5 et il a été constaté que tout au long du processus de brassage, il y a une perte beaucoup plus importante de ces polypeptides lors d’un processus de brassage à haute gravité par rapport aux procédures de brassage à faible gravité (figure 3). Lorsque la bière à forte gravité a été diluée à une concentration en alcool équivalente à la bière à faible gravité, elle contenait un taux de polypeptide hydrophobe inférieur à 50 % de la bière brassée à faible gravitée4. On peut voir sur la figure 3 que la fermentation est une étape clé où les polypeptides hydrophobes sont perdus pendant le processus de brassage. Deux facteurs principaux expliquent cette perte. Tout d’abord, il est connu que le moussage prématuré (en particulier dans les récipients cylindro-coniques) est responsable de la perte d’une grande quantité de substances actives moussantes et ce problème est exacerbé lors de la fermentation des moûts à forte gravité. Deuxièmement, la levure sécrète des enzymes protéolytiques dans le moût en fermentation et ces enzymes ont un effet négatif sur la stabilité de la mousse de la bière finie, par hydrolyse des polypeptides pendant la fermentation et le stockage. Cette sécrétion de protéinases est renforcée lorsque des conditions de stress, telles que le moût à forte gravité, sont imposées aux cultures de levures (figure 4)6.
Saveur de la bière
Un autre inconvénient du brassage à haute gravité est qu’après dilution, la bière ne présente pas le même profil de composés volatils que celui de la bière produite avec des moûts à gravité normale. Après dilution à une concentration équivalente d’éthanol, la bière produite à partir de moût à forte gravité contient souvent des taux élevés d’esters (tableau 2). Il a été démontré qu’un certain nombre de facteurs influencent la production d’ester pendant la fermentation du moût. Par exemple, la souche et le type de levure (ale ou lager), la température et la pression, le taux de tangage, les taux de moût, l’oxygène dissous au début de la fermentation, l’azote, le dioxyde de carbone, les acides gras, la teneur en acides aminés et certains ions métalliques sont tous connus pour affecter le niveau d’esters (et d’autres substances volatiles) produits pendant la fermentation. De plus, les sucres de moût fermentés influenceront les profils d’ester de bière. Le métabolisme du maltose produit abaisse considérablement les taux d’esters tels que l’acétate d’éthyle et l’acétate d’isoamyle par rapport à la fermentation du glucose. Le moût a été produit dans la brasserie pilote Heriot-Watt 2hL. On a préparé des moûts d’appoint (gravité élevée et faible) où des sirops (contenant des concentrations élevées et plus faibles de maltose) ont été ajoutés directement à la bouilloire. Les taux relatifs de glucose/fructose et de maltose/maltotriose dans les moûts sont indiqués à la figure 5. Des fermentations ont été effectuées et des échantillons prélevés quotidiennement jusqu’à ce que les moûts d’essai aient été atténués. Le taux d’esters produits était sensiblement plus faible dans le moût à forte gravité contenant des niveaux accrus de maltose (Figure 6 – seul l’acétate d’éthyle représenté)8. Ces résultats montrent que l’utilisation de sirops à forte teneur en maltose offre au brasseur la flexibilité d’exploiter sa brasserie dans des conditions de production à forte gravité afin de produire une bière dont le goût correspond à celui de la bière produite à faible gravité.
Conclusion
Le brassage à haute gravité n’est pas une technique de brassage difficile, mais la levure doit être traitée avec soin car on s’attend à ce qu’elle fonctionne dans un environnement plus stressant. Bien qu’il y ait des points négatifs (effets sur certains aspects de la stabilité de la bière, de l’adéquation des saveurs, de l’utilisation du houblon, etc.), les points positifs sont plus importants (augmentation de la capacité de brassage, réduction des coûts d’utilisation, plus d’alcool par unité d’extrait fermentescible, amélioration de la stabilité physique et gustative).
Remerciements
Nous remercions l’International Centre for Brewing and Distilling, Suntory Limited, Scottish Courage Brewing Limited, Corn Products Corporation et Heineken International pour leur aide financière à l’appui de divers aspects de la recherche dont il est question dans le présent document. 
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- Stewart, G.G. (1999): Brassage à haute gravité. Gardien des brasseurs, 128, 31-37.
- Murray, C.R., Stewart, G.G. (1991): Expériences de brassage à haute gravité. Birra Malto, 44, 52-64.
- Pratt-Marshall, P.C., Brey, S.e., de Costa, S.D., Bryce, J.H., Stewart, G.G. (2002): Brassage à haute gravité – un inducteur du stress de la levure. Gardien des brasseurs, 130, 22-26.
- Cooper, D.J., Stewart, G.G., Bryce, J.H. (1998): Quelques raisons pour lesquelles le brassage à haute gravité a un effet négatif sur la rétention de la tête. J. Inst. Brassage, 104, 283-288.
- Bamforth, C.W. (1985): Les propriétés moussantes de la bière. J. Inst. Brassage, 91, 370-383.
- Brey, S.e., Bryce, J.H., Stewart, G.G. (2002): La perte de polypeptides hydrophobes pendant la fermentation et le conditionnement de la bière brassée à haute gravité sur de la bière brassée à faible gravité. J. Inst. Brassage, 108, 424-433.
- Stewart, G.G., Borthwick, R., Bryce, J.H., Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C., Rees, E. (1999): Développements récents dans le brassage à haute gravité. Tech. Pinte. Maître Brasseurs Assoc. des Amériques, 34, 264-270.
- Younis, O.S., Stewart, G.G. (1999): Effet du moût de malt, du moût de malt à très haute gravité et du moût d’appoint à très haute gravité sur la production volatile chez Saccharomyces cerevisiae. J. Amer. Soc. des chimistes brassicoles, 57, 38-45.