Vue d’ensemble de l’équipement des grandes brasseries de bière
Les grandes brasseries ont besoin d’équipements et de systèmes importants pour produire de la bière à l’échelle commerciale. Ce guide donne un aperçu complet des principaux équipements nécessaires, de la manutention des matières premières à la fermentation, au conditionnement et à l’emballage.
Nous étudierons les principaux types d’équipements, leurs fonctions, leurs principales spécifications, les conditions d’installation, les fournisseurs et les prix. Des comparaisons entre les options d’équipement sont fournies pour aider à sélectionner la configuration optimale. Des conseils sur le choix des fournisseurs et les facteurs qui influencent le coût sont également inclus.
Ce guide s’adresse aux entrepreneurs qui créent une grande brasserie, aux ingénieurs qui conçoivent un système de brassage et aux brasseurs qui optimisent ou agrandissent des installations existantes. Utilisez la table des matières pour naviguer vers les sections les plus pertinentes pour vos besoins.
Tableau 1 : Aperçu des principaux équipements de brasserie
| Equipement | Fonction |
|---|---|
| Le broyage | Broyage du malt en grist |
| L’empâtage | Mélange de la mouture avec de l’eau chaude pour transformer les amidons en sucres. |
| Lautérisation | Séparation du moût sucré et des drêches |
| Ébullition | Stérilisation du moût, extraction des arômes, coagulation des protéines |
| Tourbillon | Décantation des résidus et des particules de houblon |
| Refroidissement du moût | Refroidissement rapide du moût bouilli avant la fermentation |
| La fermentation | Les levures transforment les sucres en alcool et en CO2. |
| Maturation | Amélioration de la saveur au cours de la fermentation secondaire |
| Filtration | Éliminer les particules de trouble pour obtenir une bière limpide |
| La carbonatation | Dissolution du CO2 dans la bière |
| Emballage | Embouteillage, mise en bouteille, mise en boîte de la bière finale |
| Systèmes NEP | Nettoyage en place automatisé |
| Tuyauterie | Transfert de liquides entre cuves |
| Systèmes de refroidissement | Maintien de la température de fermentation |
Équipement de broyage
La première étape de la fabrication de la bière consiste à broyer le malt pour en faire une farine grossière appelée grist. Les granules d’amidon sont ainsi plus accessibles aux enzymes lors de l’empâtage.
Tableau 2 : Types d’équipements pour la mouture du malt
| Type d’appareil | Description |
|---|---|
| Moulin à cylindres | Deux ou plusieurs rouleaux cannelés tournant à des vitesses différentes pour cisailler les grains de malt. |
| Moulin à marteaux | Marteaux rotatifs pour percuter et pulvériser le malt |
| Broyeur humide | Broyeur à cylindres avec pulvérisation d’eau pour le broyage conditionné |
Tableau 3 : Spécifications de la malterie
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Capacité | 1 – 20 tonnes/heure |
| Largeur du rouleau | 100 – 400 mm |
| Diamètre du rouleau | 200 – 300 mm |
| Différence de vitesse des rouleaux | 1:1.25 – 1:1.75 |
| Taille des particules de broyat souhaitée | 0,5 – 2,5 mm |
Tableau 4 : Fournisseurs et prix des moulins à malt
| Fournisseur | Modèle de moulin | Gamme de prix |
|---|---|---|
| Machines gcd | Moulin DUO | $8,000 – $15,000 |
| Monster Brewing Hardware | MM-2 Moulin à deux rouleaux | $1,195 – $1,595 |
| Équipement pour la bière américaine | Moulin à malt à 2 rouleaux | $2,100 – $2,800 |
| Pentair Food & Beverage | P1A8 Moulin à deux cylindres | $14,000 – $18,000 |
Les broyeurs à cylindres offrent un broyage plus précis avec un risque moindre de surbroyage par rapport aux broyeurs à marteaux. Le broyage humide augmente le rendement et évite les poussières. Des broyeurs plus importants, d’une capacité supérieure à 5 tonnes/heure, sont utilisés dans les brasseries industrielles pour assurer un débit élevé. Les petits moulins de 1 à 3 tonnes/heure conviennent aux brasseries artisanales.
Les moulins à malt représentent 3 à 6 % du coût total des équipements d’une brasserie commerciale. L’achat d’un moulin robuste avec des rouleaux réglables permet de s’adapter à différentes recettes de bière. Privilégier la facilité de nettoyage et d’entretien lors du choix d’un broyeur.
Matériel d’empâtage
L’empâtage transforme les amidons de malt en sucres fermentescibles en mélangeant la mouture et l’eau chaude. La cuve d’empâtage maintient une température stable pour l’activité enzymatique.
Tableau 5 : Types de systèmes d’empâtage
| Type d’appareil | Description |
|---|---|
| Cuve à moût | Cuve isolée en acier inoxydable avec faux fond |
| Mélangeur de moût | Agitateur pour mélanger le grain et l’eau |
| Tunique de clarification | Cuve d’empâtage/lauter combinée avec faux fond et système de barbotage |
Tableau 6 : Spécifications de la cuve de trempe
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Taille des lots | 5 – 600 hectolitres |
| Hauteur du tunnel | 1,5 – 6 mètres |
| Diamètre du tunnel | 1 – 8 mètres |
| Matériau | Acier inoxydable, cuivre |
| Isolation | Mousse, revêtement, enveloppe |
| Faux fond | Plaque inoxydable fendue/perforée |
| Température d’utilisation | 45°C – 78°C |
| Pompes de recirculation | 1 – 4 unités |
Tableau 7 : Fournisseurs de systèmes d’empâtage et prix
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Cuve de fermentation 10HL | $15,000 – $25,000 |
| Ss Brewtech | Cuve d’empâtage de 7 barils | $9,000 – $12,000 |
| Mécanique spécifique | Mélangeur de moût 600HL | $150,000 – $220,000 |
| Paul Mueller | 10 000L Mashtun | $185,000 – $250,000 |
La taille optimale de la cuve d’empâtage permet d’équilibrer le volume de production, le nombre de lots et la diversité des bières. Les unités plus grandes, supérieures à 100 hectolitres, permettent de rationaliser les volumes plus importants. Des foudres plus petits permettent une plus grande flexibilité.
Les filtres à moût ou les cuves de clarification intégrés simplifient le processus de clarification. Les agitateurs et les pompes doivent être adaptés à la viscosité du moût. Les systèmes d’empâtage devraient représenter 10 à 15 % du coût d’investissement total de la brasserie.
Équipement Lautering
Le lautage sépare le moût sucré des drêches après l’empâtage. Il s’agit de faire recirculer puis d’évacuer le moût tout en conservant les solides.
Tableau 8 : Équipement de Lautering
| Equipement | Description de l’équipement |
|---|---|
| Filtre à moût | Tamis et plaques pour la filtration |
| Bourse | Vase de collecte intermédiaire |
| Râteaux | Élimination des obstructions de la table à grains |
| Bras d’aspersion | Pulvérisation d’eau pour l’extraction |
Tableau 9 : Spécifications du lauternage
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Débit | 10 – 60 hl/hr |
| Filtre à tamis | Ouvertures de 0,5 à 2,5 mm |
| Température de l’eau de purge | 75°C – 78°C |
| Durée totale de la purge | 60 – 180 minutes |
| Efficacité typique de l’extraction | 75% – 85% |
Tableau 10 : Fournisseurs et prix de Lautering
| Fournisseur | Equipement | Prix |
|---|---|---|
| Ziemann Holvrieka | Filtre à purée | $150,000 – $350,000 |
| Mécanique spécifique | Réservoirs de subvention | $8,000 – $15,000 |
| Groupe GEA | Bacs de récupération du moût | $4,000 – $10,000 |
| Pentair | Râteaux internes | $3,000 – $6,000 |
Les filtres à moût permettent d’obtenir des taux d’écoulement plus rapides et une plus grande efficacité d’extraction par rapport aux cuves de clarification traditionnelles. Les systèmes de lautérisation complets augmentent de 8 à 15 % le coût total de l’investissement.
Maximisez le rendement, le taux d’écoulement et la clarté du moût en optimisant le pH de la trempe, la conception du râteau, les schémas d’écoulement et la profondeur du lit de grains. La manipulation délicate des grains préserve les tamis filtrants.
Équipement pour l’ébullition du moût
L’ébullition vigoureuse du moût permet d’atteindre plusieurs objectifs avant la fermentation :
- Stérilisation
- Coagulation des protéines
- Concentration par évaporation
- Isomérisation des acides alpha du houblon
- Réactions de Maillard pour la couleur et la saveur
Tableau 11 : Équipement pour l’ébullition du moût
| Equipement | Description de l’équipement |
|---|---|
| Bouilloire | Fait bouillir le moût avec chaleur et ventilation |
| Réservoir d’hydromassage | Décantation des résidus et du houblon |
| Calandria | Chambre de chauffage externe |
| Échangeur de chaleur | Refroidissement rapide du moût |
Tableau 12 : Spécifications de la bouilloire
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Volume | 10 – 600 hectolitres |
| Rapport hauteur/diamètre | 1:1 – 1:2 |
| Puissance de chauffage | 300 – 1500 kW |
| Température d’ébullition | 96°C – 102°C |
| Durée de l’ébullition | 60 – 120 minutes |
| Taux d’évaporation | 5-10% par heure |
Tableau 13 : Fournisseurs et prix de l’ébullition du moût
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Bouilloire de 50 hl | $120,000 – $180,000 |
| Ss Brewtech | Bouilloire de 7 barils | $18,000 – $24,000 |
| Système Newlands | 600 hl Kettle | $350,000 – $600,000 |
| Hitech Equipment | Calandria | $60,000 – $120,000 |
Les bouilloires équipées d’un système de chauffage à calandre permettent de maintenir des températures constantes pour le moût. Les bouilloires de plus grand diamètre améliorent les taux d’évaporation et l’utilisation du houblon. L’équipement d’ébullition représente 15 à 25 % de l’investissement total.
Optimiser le flux thermique, l’épaisseur du matériau et la vigueur de l’ébullition en fonction des objectifs de production. L’automatisation de l’ébullition du moût améliore considérablement l’homogénéité des lots.
Équipement Whirlpool
Les cuves Whirlpool utilisent une rotation centrifuge pour séparer les particules de trub, les protéines coagulées et les débris de houblon du moût après l’ébullition.
Tableau 14 : Équipement de Whirlpool
| Type d’appareil | Description |
|---|---|
| Réservoir tourbillonnaire | Réservoir cylindrique avec entrée tangentielle |
| Rotor et entraînement | Fait tourner le moût dans le tourbillon |
| Baffles | Stabiliser le tourbillon et le schéma d’écoulement |
Tableau 15 : Spécifications de Whirlpool
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Diamètre du réservoir | 1 – 5 mètres |
| Hauteur du réservoir | 1 – 3 mètres |
| Durée de rétention | 10 à 30 minutes |
| Vitesse d’essorage | 1 – 5 RPM |
| Élimination des détritus | 50 – 80% |
Tableau 16 : Fournisseurs et prix de Whirlpool
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Tourbillon 7bbl | $12,000 – $18,000 |
| Ss Brewtech | 3.5bbl Whirlpool | $4,500 – $6,000 |
| Mécanique spécifique | 200hl Whirlpool | $45,000 – $80,000 |
| Paul Mueller | Entraînement du rotor | $4,000 – $7,000 |
Les whirlpools permettent d’obtenir un moût clair et exempt de trouble avec un investissement minimal. Les petites brasseries artisanales peuvent utiliser une seule cuve pour l’ébullition et le whirlpooling. La conception optimale vise à compacter le trub sur des durées plus courtes.
Équipement de refroidissement du moût
Le refroidissement rapide du moût chaud en dessous de la température de fermentation est essentiel pour maximiser la qualité de la bière et l’efficacité de la production.
Tableau 17 : Équipement de refroidissement du moût
| Type d’appareil | Description |
|---|---|
| Échangeur de chaleur à plaques | Refroidissement compact par plaques conductrices |
| Échangeur de chaleur à faisceau tubulaire | Refroidissement en ligne à travers le faisceau de tubes |
| Refroidisseur de moût | Unité de refroidissement à passage unique |
| Refroidisseur au glycol | Système de refroidissement à base de réfrigérant |
Tableau 18 : Spécifications du refroidisseur de moût
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Moyen de refroidissement | Glycol, ammoniac, fréon |
| Température du liquide de refroidissement | de -8°C à 2°C |
| Temps de refroidissement | 15 à 60 minutes |
| Taux d’échange de chaleur | 500 – 5000 kW |
| Température du moût à la sortie | 12°C – 18°C |
Tableau 19 : Fournisseurs et prix du refroidissement du moût
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Échangeur de chaleur à plaques | $8,000 – $15,000 |
| Blichmann Engineering | Refroidisseur Therminator | $3,500 – $4,500 |
| Systèmes de traitement du DME | Refroidisseur de glycol | $20,000 – $60,000 |
| Groupe GEA | Refroidisseur de moût | $100,000 – $250,000 |
Les échangeurs de chaleur à plaques permettent un refroidissement rapide en un seul passage dans des unités compactes. Les grandes brasseries utilisent une combinaison d’échangeurs à plaques et d’échangeurs tubulaires. Prévoir un budget de 5 à 15 % du capital pour l’équipement de refroidissement du moût.
Lors du choix de l’équipement, il convient d’équilibrer la vitesse de refroidissement, le risque d’oxydation du moût et les besoins d’entretien en fonction de l’échelle de production. Des capteurs automatisés permettent d’optimiser l’utilisation de l’eau de refroidissement.
Équipement de fermentation
Les cuves de fermentation permettent aux levures de transformer les sucres du moût en alcool, en CO2 et en composés aromatiques. Les systèmes de contrôle de la température, d’agitation et de manipulation de la levure sont essentiels.
Tableau 20 : Équipement de fermentation
| Equipement | Description de l’équipement |
|---|---|
| Cuves de fermentation | Cuves sous pression en acier inoxydable |
| Système d’ensemencement de la levure | Ajout de levure pour démarrer la fermentation |
| Contrôle de la température | Chemises de refroidissement et unités de refroidissement |
| Agitateur/rouleur | Maintient la levure en suspension |
| Capture du CO2 | Collecte du CO2 dans les réservoirs |
Tableau 21 : Spécifications des cuves de fermentation
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Volume | 10 – 6000 hectolitres |
| Rapport hauteur/diamètre | 2:1 – 3:1 |
| Système de refroidissement | Glycol, ammoniac, fréon |
| Température d’utilisation | 12°C – 22°C |
| Pression nominale | 1 – 2,5 bar |
| Densité cellulaire | 15 – 150 millions de cellules/ml |
| Taux de levure | 0,5 – 2 millions de cellules/ml/Plato |
Tableau 22 : Fournisseurs de ferments et prix
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Réservoir Uni 10hl | $15,000 – $22,000 |
| Ss Brewtech | Fermenteur 7bbl | $15,000 – $22,000 |
| ABE | Fermenteur fermé de 600 hl | $180,000 – $350,000 |
| Groupe GEA | Système d’ensemencement de la levure | $35,000 – $100,000 |
Les systèmes de fermentation très flexibles permettent de produire de nombreuses variétés de bières. Les récipients fermés et hygiéniques réduisent le risque de contamination. Le gainage et le refroidissement représentent environ 15 % des coûts d’investissement.
Optimiser la vitalité des levures, la cinétique de fermentation et l’utilisation des cuves par l’aération du moût, les niveaux de nutriments, la culture des levures et les taux de repiquage.
Matériel de maturation
Les cuves de maturation ou de conditionnement améliorent la clarté de la saveur de la bière grâce à un processus de fermentation secondaire et de clarification.
Tableau 23 : Matériel de maturation
| Equipement | Description de l’équipement |
|---|---|
| UniTanks | Fermentation et maturation combinées |
| Réservoirs de décantation | Cuves pressurisées pour la clarification |
| Système de houblonnage à sec | Ajout d’arômes de houblon |
| Filtration | Élimination des levures et des particules de brume |
Tableau 24 : Spécifications des cuves de maturation
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Volume | 50 – 2000 hectolitres |
| Température | -2°C – 4°C |
| Pression | 1 – 3 bar |
| Durée de séjour | 7 à 30 jours |
| Taux de décantation des levures | 0,5 – 2 cm/jour |
Tableau 25 : Fournisseurs et prix de la maturation
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| JVNW | Réservoir Uni 10hl | $12,000 – $18,000 |
| Ss Brewtech | 7bbl UniTank | $10,000 – $15,000 |
| Groupe GEA | Réservoir horizontal | $70,000 – $200,000 |
| Alfa Laval | Séparateur centrifuge | $35,000 – $150,000 |
Les UniTanks rationalisent les opérations grâce à la fermentation et à la maturation dans un seul récipient. Les réservoirs horizontaux optimisent la clarté et le travail. Prévoir un budget de 10 à 20 % du capital pour les systèmes de conditionnement et de clarification.
Équilibrer le temps de séjour, les rampes de température, la décantation de la levure et la filtration pour obtenir la stabilité, la clarté et les attributs de qualité souhaités pour la bière.
Équipement de filtration
La filtration permet de stabiliser la durée de conservation en éliminant les levures, les protéines et les tanins. Les filtres clarifient la bière en vue de son conditionnement.
Tableau 26 : Équipement de filtration de la bière
| Type d’appareil | Description |
|---|---|
| Filtre à plaques et à cadres | Feuilles filtrantes comprimées entre des plaques |
| Filtre lenticulaire | Disques empilés dans un boîtier |
| Filtre à tambour rotatif | Tambour rotatif avec tamis de filtration |
| Séparateur centrifuge | Sédimentation par chambre conique tournante |
Tableau 27 : Spécifications de filtration
| Paramètres | Gamme typique |
|---|---|
| Taille du filtre | 1 – 500 mètres carrés |
| Taux de filtration | 0,5 – 10 microns |
| Débit par filtre | 5 – 250 hl/hr |
| Total des solides en suspension | 50 – 500 ppm |
| Réduction de la turbidité | 70 – 90% |
Tableau 28 : Fournisseurs de filtres et prix
| Fournisseur | Equipement | Gamme de prix |
|---|---|---|
| Groupe GEA | Filtre à plaques | $35,000 – $120,000 |
| JVNW | Filtre DE | $4,000 – $8,000 |
| Alfa Laval | Centrifugeuse | $35,000 – $150,000 |
| Pentair | Filtre lenticulaire | $80,000 – $250,000 |
Les combinaisons de filtration grossière, fine et stérile permettent une clarification rentable en fonction des exigences du produit. La filtration stérile permet de prolonger la durée de conservation.