« Drogues et Expériences/Bière » : différence entre les versions

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[[Image:EColi-Scerevisiae.jpg|thumbnail||300px|right|Levure ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''.]]
[[Image:Bierbrauer-1568.png|200px|right]]
La '''fermentation''' est une des étapes de la [[fabrication de la bière]]. Cette étape consiste à ensemencer le [[moût]] avec une certaine quantité de [[levure|levures]] (on parle alors de « levain ») afin que ces levures transforment les [[sucre|sucres]] présents en [[Éthanol|alcool]] et en CO<sub>2</sub>. Il existe quatre types de fermentation.
Depuis le [[Moyen Âge]] et le [[Connaissance technique|savoir-faire]] des [[monastère|moines]], les techniques de '''fabrication de la [[bière]]''' n'ont pas connu de grands bouleversements. Brassée jadis dans chaque maison de façon [[artisanat|artisanale]], la bière est aujourd'hui fabriquée à diverses échelles dans des [[brasserie]]s, par des [[maître brasseur|maîtres brasseurs]].
 
== Généralités ==
==Composition de la bière==
La '''fermentation''' est une réaction [[biochimie|biochimique]] consistant à libérer de l'énergie à partir de sucre (du [[glucose]] la plupart du temps). La fermentation ne nécessite pas de [[dioxygène]] ([[Pasteur]] : « ''la fermentation c'est la vie sans l'air'' »), elle peut donc avoir lieu en milieu [[anaérobie]]. Elle se distingue, par son faible rendement énergétique, de la [[respiration cellulaire]], qui nécessite, elle, de l'[[oxygène]] (milieu [[aérobie]]).</br> Pour fermenter le moût, il est nécessaire de l'ensemencer avec des levures qui vont se charger de transformer le glucose (entre autres) en alcool et en [[gaz carbonique]].
*[[Eau]] : absolument de très bonne qualité. Il en faut 6 à 8 litres pour un litre de bière fabriqué ;
*[[malt]] : [[orge]] en général, parfois [[blé]] germé et séché ;
*[[houblon]] : pour l'[[amertume]], les [[arôme]]s, l'aseptisation et la digestibilité ;
*[[Levure de bière|levure]]s : permettent la [[fermentation]] alcoolique mais donnent aussi le [[goût]] et le [[parfum]] ;
* grains crus (éventuellement) : [[maïs]], [[riz]], [[seigle]], [[Avoine cultivée|avoine]], [[épeautre]] ;
* [[succédané]]s (éventuellement) : [[glucose]], [[saccharose]], [[Invertase]], [[maltodextrine]], [[dextrose]].
<gallery>
Image:Eau transparente naturelle.JPG|<center>[[Eau]].</center>
Image:Hordeum-barley.jpg|<center>[[Orge]].</center>
Image:Houblon.jpg|<center>Feuilles et cônes de [[houblon]].</center>
Image:EColi-Scerevisiae.jpg|<center>Levure [[Saccharomyces cerevisiae]].</center>
</gallery>
 
== Réactions chimiques ==
===L'eau===
Dans le cas de la fabrication de la bière, la fermentation est dite éthylique (ou alcoolique) car la réaction dégage de l'[[éthanol]] :
{{Clr}}
[[Image:Diagram_fabrication_biere.png|thumbnail|right|200px|Diagramme de fabrication de la bière.]]
L'eau est une des composantes les plus importantes dans la fabrication de la bière. La pollution des approvisionnements en eau étant de plus en plus préoccupante pour les brasseurs, ces derniers attachent une attention toute particulière à la qualité de l'eau. Elle doit, avant tout, répondre aux normes fixé par l'[[Organisation mondiale de la santé|OMS]]. Cependant, la composition de l'eau est variable, on peut y trouver une grande diversité d'[[ion]]s en différentes proportions. La densité de certains de ces ions peut influer plus ou moins sensiblement sur le déroulement de certaines étapes de la fabrication de la bière. Par exemple, la présence d'ions NO<sub>3</sub>- est néfaste au travail des levures. A contrario, les ions Ca<sup>2+<sup> y sont propices. Certains ions influencent également le goût définitif du produit (Na<sup>+<sup>, SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, etc.).
 
[[Carbone|C]]<sub>6</sub>[[Hydrogène|H]]<sub>12</sub>[[Oxygène|O]]<sub>6</sub> + 2 [[Adénosine diphosphate|ADP]] + 2 [[Phosphate|Pi]] ---> 2 [[Carbone|C]]<sub>2</sub>[[Hydrogène|H]]<sub>5</sub>[[Oxygène|O]][[Hydrogène|H]] + 2 [[Carbone|C]][[Oxygène|O]]<sub>2</sub> + 2 [[Adénosine triphosphate|ATP]]
Pour éviter les éventuels désagréments tout en favorisant d'autres paramètres, l'eau peut être traitée de différentes manières :
glucose éthanol
* neutralisation par acides ;
* ajout de [[sulfate]] ou [[chlorure]] (Cl<sup>-</sup>, SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>) ;
* décarbonatation (addition de [[chaux (chimie)|chaux]], décantation, filtration ou précipitation des carbonates par chauffage) ;
* traitement bactériologique (filtre à charbon actif) ;
* avec des [[résine]]s <!-- vers quel article pointer pour résine ? --> ;
* [[osmose]] inverse ;
* [[électrolyse]].
{{Clear}}
 
{{Loupe|Fermentation}}
===Le houblon===
{{Clr}}
[[Image:Crushed hop.jpg|thumbnail|200px|left|Houblon écrasé et sèché.]]
Le [[houblon]] (''Humulus lupulus'') est une plante vivace grimpante à tige volubile de la famille des [[Cannabinacées]] dont les inflorescences des plants femelles produisent une résine jaunâtre, appelée [[lupuline]], qui donne son amertume à la bière. Le houblon était jadis principalement utilisé pour ses vertus conservatrices. De nos jours son utilisation relève plus d'une volonté de préserver une certaine tradition dans la fabrication de la bière.
 
== Fermentation basse ==
Les houblons les plus réputés proviennent de [[République tchèque]] et de l'ouest de la [[Slovénie]]. La principale variété étant le ''Saaz''. Il existe également d'autres variétés de bonne qualité en [[Allemagne]] (''Hallertau, Spalt, Tettnang'') et en [[Croatie]] (''Styrie'').
La '''fermentation basse''' nécessite l'adjonction dans le moût de levure dite « basse ».
 
Les bières obtenues par fermentation basse ont un [[goût]] de [[houblon]] et de [[malt]]. Elles sont en moyenne moins fruitées et moins alcoolisées que les bières de fermentation haute, mais plus chargées en [[dioxyde de carbone|gaz carbonique]]. Elles se consomment fraîches, généralement entre 4 et 7 degrés.
Avant son utilisation, le houblon est séché et pressé dans des balles en toile de jute de 50 kg (le « quintal » de houblon). Mais cette technique tend à disparaître au profit de l'utilisation de poudres et d'extraits issus de variétés de houblon très amères tels que le ''Brewers Gold'' et le ''Northern Brewer'' ([[Grande-Bretagne]]).
 
La levure la plus fréquemment employée est ''[[Saccharomyces uvarum]]'' (anciennement ''Saccharomyces carlsbergensis''). Au cours de la fermentation la levure migre vers le fond du fût, d'où l'appellation de « basse ». Celle-ci dure 7 à 10 jours entre 4 et 12 [[degré Celsius|degrés]].
{{Loupe|Houblon}}
{{Clear}}
 
La fraîcheur requise par le procédé a l'avantage de protéger la bière contre les bactéries et les champignons. Les bières obtenues par fermentation basse ont une durée de conservation supérieure à celles obtenues par fermentation haute. En revanche, les levures basses produisent moins d'alcool que les hautes, car leur travail est freiné par l'alcool qu'elles produisent.
==Fabrication en cinq grandes étapes==
===Le maltage===
{{Clr}}
[[Image:Section-longitudinale_grain-orge.png|thumbnail|right|300px|Section longitudinale d'un grain d'orge.]]
Le principe du '''[[malt|maltage]]''' consiste à reproduire le développement naturel du grain d'[[orge]] afin qu'il produise certains [[enzyme]]s nécessaires à la transformation de l'[[amidon]] en [[sucre]]s (saccharification), et donc, à la fabrication d'[[alcool (chimie)|alcool]] lors de la [[fermentation]]. Le maltage se déroule en 4 étapes :
# ''le trempage'', qui consiste à mettre l'orge à tremper pendant une dizaine d'heures.
# ''la germination'', qui est la période durant laquelle l'orge va commencer à germer, et donc, produire des enzymes telles que l'[[amylase]]. Cette étape dure environ une cinquantaine d'heures, variable en fonction de l'orge, et donne naissance à ce que l'on appelle le « malt vert ».
# ''le touraillage'', qui consiste à sécher le [[malt]] vert (son humidité passe de 45% à 4%) dans un four à air à une température de 40°C durant une trentaine d'heure. Lors de cette étape, le malteur effectue un « coup de feu » où le malt vert est chauffé jusqu'à atteindre une température comprise entre 85°C et 105°C durant 1 à 4 heures. Cette étape est cruciale car c'est la durée du « coup de feu » qui va déterminer la couleur de la robe de la bière. De même, le taux d'humidité va jouer sur l'arôme de [[caramel]].
# ''le dégermage'', qui consiste à débarrasser le malt de ses radicelles.
À l'issue de cette étape le « malt » peut être conservé près d'un an.
 
Cantonné à la Bavière depuis le {{XVe siècle}}, ce mode de fermentation s'est répandu au {{XIXe siècle}} avec la [[Pils]], l'invention du réfrigérateur permettant d'y recourir tout au long de l'année.
De nos jours, le [[malt|maltage]] est effectué par un [[malt|malteur]] plus souvent que par le brasseur lui-même.
 
La fermentation basse est suivie d'une phase de stockage qui durait quelques mois, aujourd'hui quelques semaines. Cela vaut aux bières de fermentation basse le nom usuel de ''[[Lager]]'' (de ''lagern'', stocker en [[allemand]]).
{{Loupe|Malt}}
{{Clear}}
 
== Fermentation haute ==
===La saccharification===
La '''fermentation haute''' nécessite l'adjonction dans le moût de levure dite « haute ».
La '''saccharification''', comme son nom peut le laisser penser, consiste à diluer les sucres du malt dans de l'eau chauffée afin d'activer les enzymes. On concasse grossièrement le malt avant de l'hydrater avec de l'eau ce qui forme la « maische ». Ce mélange va ensuite être chauffé, il existe trois principales techniques :
* ''la décoction'' : on retire une partie du brassin que l'on porte à ébullition avant de l'incorporer à la maische, on appelle cela une « trempe ». Plusieurs trempes sont pratiquées afin d'augmenter graduellement la température. Cette technique est utilisée pour la fermentation basse.
* ''l'infusion par pallier'' : on chauffe l'eau avec la maische, ou on incorpore à intervalle régulier de l'eau très chaude. C'est une méthode très flexible et précise.
* ''l'infusion simple'': on chauffe de l'eau que l'on incorpore au malt.
 
La levure « haute » couramment utilisée est ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''. La fermentation a lieu durant 3 à 8 jours à une température de 15 à 25 [[degré Celsius|degrés]]. Lorsque la levure haute a épuisé le glucose elle remonte à la surface de la bière, d'où l'appellation de fermentation haute.
On extrait ensuite le « [[moût]] primitif » de la maische en filtrant et en percolant avec de l'eau chaude (comme pour du café) dans une cuve spéciale appelée « cuve filtre ». Le résidu solide s'appelle la « [[drêche]] » et est recyclé pour nourrir le bétail.
 
Elle était la méthode de brassage la plus répandue avant que ne fût inventé le réfrigérateur, mais la température élevée ne protège pas la bière de [[bactéries]] ou de [[champignon]]s interlopes. En particulier, la bière ainsi produite se conserve moins longtemps que celle de fermentation basse.
===L'arômatisation ou houblonnage (durant la « cuisson »)===
 
La fermentation haute permet d'obtenir de hautes teneurs en alcool (la levure haute n'est pas ralentie en présence d'alcool) ainsi que des [[goût|arômes]] complexes. Les bières ainsi produites sont généralement moins chargées en [[dioxyde de carbone|gaz carbonique]] que les bières de fermentation basse. Elles se consomment à plus haute température que ces dernières, généralement entre 6 et 12 degrés.
C'est à cette étape que l'on incorpore le [[houblon]] et parfois des [[épice]]s. Le mélange est porté à ébullition. L'ébullition est propice à l'apparition des saveurs amères. Il est à noter que l'amertume provient essentiellement d'une résine jaunâtre produite par les cônes femelles du houblon : la ''[[lupuline]]''.
 
Une bière obtenue par fermentation haute est couramment appelée ''Ale'', notamment au [[Royaume-Uni]].
Il est à noter que cette étape est réalisée durant la « cuisson » du moût. L'ébullition a pour principal intérêt de détruire les enzymes dont le rôle est alors terminé.
 
== Fermentation spontanée ==
{{Loupe|Houblonnage}}
Contrairement aux fermentations haute et basse, la '''fermentation spontanée''' ne nécessite pas d'ajout de levure dans le moût : exposé à l'air libre, il est ensemencé par des levures sauvages.
 
C'était le mode de production de la bière avant la culture de la levure, maîtrisée au cours du [[Moyen Âge]]. Aujourd'hui il n'est guère plus utilisé que dans les bières [[Belgique|belges]] de type [[lambic]] et donne un [[goût]] acide dû aux [[acide|acides]] [[acide lactique|lactique]] et [[acide acétique|acétique]]. Cette technique est endémique à la vallée de la [[Senne (rivière)|Senne]] et du [[Pajottenland]] où l'on trouve les levures ''[[Brettanomyces bruxellensis]]'' et ''[[Brettanomyces lambicus]]'' à l'état naturel. Les bières produites grâce à cette technique portent l'appellation de ''[[lambic]]''.
===La fermentation===
{{Clr}}
[[Image:Carlton breweries 1886.jpg|thumbnail|200px|right|Brasserie Carlton (1886)]]
La '''[[fermentation de la bière|fermentation]]''' est une étape cruciale dans la fabrication de la bière. Cette fermentation se décompose en deux stades : la fermentation principale, qui dure de 3 à 10 jours à une température de 18 à 26 [[°C]] et la fermentation secondaire (haute ou basse), dépendant des levures utilisées et de la température de fermentation.
 
{{Loupe|Lambic}}
La fermentation est l'étape à laquelle on ajoute des [[levure]]s afin de produire l'[[éthanol|alcool]]. Le « levain » est la quantité de levure nécessaire pour ensemencer tout ou partie du moût destiné à la fermentation. Il existe trois principales méthodes de fermentation :
* ''la fermentation basse'' : elle se déroule à une température comprise entre 5°C et 14°C. L'une des levures utilisée est la ''[[Saccharomyces uvarum]]''. Cette fermentation dure une dizaine de jours. À la fin de la fermentation, les levures coulent au fond de la cuve, d'où le nom de fermentation basse. Il s'agit d'une fermentation caractéristique des ''[[lager]]s''.
* ''la fermentation haute'' : elle se déroule à une température comprise entre 15°C et 20°C. L'une des levures utilisée est la ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''. Cette fermentation dure de 4 à 8 jours. Au contraire de la fermentation basse, les levures migrent à la surface du brassin, d'où son nom. Il s'agit d'une fermentation caractéristique des ''[[stout]]s''.
* ''la fermentation spontanée'' : elle se déroule sans ajout de levures cultivées, seulement par contamination « sauvage » de levures et bactéries en suspension dans l'air ambiant. Les levures retrouvées sont la ''[[Brettanomyces bruxellensis]]'' et la ''[[Brettanomyces lambicus]]'' qui sont endémiques à la vallée de la [[Senne (rivière)|Senne]] (région de [[Bruxelles]]) et de la région de [[Pajottenland]]. Il s'agit d'une fermentation caractéristique des ''[[lambic]]s''.
 
== Fermentation mixte ==
La fermentation est généralement (sauf pour les [[bière blanche|blanches]]) suivie par une « clarification » qui permet de retirer les levures et les impuretés. Outre la garde qui permet une décantation des particules de levures, [[protéine]]s coagulées et résidus de houblon, certaines brasseries utilisent des filtres micrométriques à [[diatomite|diatomées]] ou encore une [[centrifugeuse]]. Il arrive d'ailleurs que la bière subisse une [[pasteurisation]] afin de s'assurer d'un produit aseptisé.
La '''fermentation mixte''' combine la fermentation haute et la fermentation spontanée.
 
== Récapitulatif ==
Enfin, beaucoup plus rare, il existe également une ''fermentation mixte''.
{{entête tableau charte alignement|center}}
! Fermentation
! Levure(s)
! Température (°C)
! Appellation(s)
|-----align="center"
| basse
| ''[[Saccharomyces uvarum]]''
| 4-12
| [[lager]], [[pils]], [[Schwarzbier]], [[Dunkles]], [[Export Bier]], [[Helles]]
|-bgcolor="#EFEFEF" align="center"
| haute
| ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''
| 15-25
| [[ale]], [[stout]], [[weizen]], etc.
|-----align="center"
| spontanée
| ''[[Brettanomyces bruxellensis]]'', ''[[Brettanomyces lambicus]]''
| NC
| [[lambic]], [[gueuze]], [[faro (bière)|faro]], [[kriek]]
|-bgcolor="#EFEFEF" align="center"
| mixte
| ''[[Brettanomyces bruxellensis]]'', ''[[Brettanomyces lambicus]]'', ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''
| NC
| [[bière rouge]]
|}
 
== Catégories de bière (par fermentation) ==
{{Loupe|Fermentation de la bière}}
{|
{{Clear}}
|valign="top"|
* '''Fermentation haute''' :
** ''Ales''
*** ''Bitter ale''
*** ''Pale ale''
*** ''Mild ale''
*** ''Red ale''
*** ''Brown ale''
** bières de [[Rhénanie]]
*** ''[[Altbier]]''
*** ''[[Bönnsch]]''
*** ''[[Kölsch]]''
** ''[[Stout]]''
** ''[[Weizen]]''
** ''[[Bock]]'' dans certains cas
** ''[[Doppelbock]]'' dans certains cas
|valign="top"|
* '''Fermentation basse''' :
** ''[[Bock]]'', dans certains cas
** ''[[Doppelbock]]'', dans certains cas
** ''[[Dunkles]]''
** ''[[Export Bier]]''
** ''[[Helles]]''
** ''[[Pils]]'' (appelée aussi ''Pilsener'', ''Pilsen'' ou ''Pilsner'')
** ''[[Schwarzbier]]''
 
* '''Fermentation spontanée''' :
===Le conditionnement===
** [[Lambic]]
Une fois le produit final atteint, il faut absolument éviter tout contact avec des agents pathogènes et avec l'oxygène afin de réduire au maximum la dégradation de la bière. Ainsi, la bière est stockée dans des tanks réfrigérés avec une contre pression de CO<sub>2</sub>. Après une certaine période de « garde », la bière est conditionnée en fûts (pression), en bouteilles ou en canette en aluminium. Le remplissage des divers contenants se fait sous vide d'air. Afin d'allonger le temps de conservation, de nombreux brasseurs ont recours à la pasteurisation en bouteille.
*** ''[[Gueuze]]''
 
*** ''Faro''
Dans le cas de bières artisanales ou de microbrasseries, la bière est dite « sur lie » ou refermentée. En effet, la gazéification (« carbonatation ») de la bière se fait naturellement avec des levures actives dans la bouteille, procédé qui ne permet pas la pasteurisation. Les levures inactives se déposent dans le fond de la bouteille formant une lie.
*** ''Kriek''
 
*** Lambic fruitée (framboise, pêche, etc.)
<center><gallery>
|valign="top"|
Image:Australian beer production 1945.jpg|<center>Chaîne d'embouteillage d'une brasserie [[Australie|australienne]] ([[1945]]).</center>
* '''Fermentation mixte''' :
Image:Kriek-barrel.jpg|<center>Fût de Kriek.</center>
** bières rouges du [[sud]] de la [[Flandre]].
Image:Industrial-barrels.jpg|<center>Fûts industriels en aluminium (brasserie Lindemans - 2005).</center>
|}
Image:Barrels.jpg|<center>Fûts en bois spécifiques aux [[lambic]]s.</center>
</gallery></center>
 
== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[malt|Le maltage.Bière]]
* [[fermentationFabrication de la bière|Les différentes méthodes de fermentation de la bière.]]
{{Levures à bière}}
* [[houblonnage|L'houblonnage]]
* [[Tank à lait]] d'occasion pour fabrication "bière maison"
 
=== Bibliographie ===
* Claude Bourgeois, ''La bière et la brasserie'', Presses Universitaires de France, Paris, 1998. ISBN 2130489117
* Jean-François Simard, ''Comment faire de la bonne bière chez soi'', Edition du Trécarré, ISBN 2895681147
* Jean Sunier, ''La fabrication de la bière'', Alliage éditeur, Montréal, 2006. ISBN 2921327600
 
[[catégorie:réaction organique]]
[[Catégorie:Fabrication de la bière|*]]
[[catégorie:Alcool (chimie)]]
[[Catégorie:Fabrication de la bière]]
 
[[ende:BrewingSpontangärung]]