La fermentation est le processus par lequel la levure convertit le glucose du moût en éthanol et en gaz carbonique. La fermentation fournit la teneur en alcool et la carbonatation de la bière. Avant le début de la fermentation, le moût refroidi doit être transféré dans un récipient avec de la levure ajoutée. La fermentation est généralement divisée en trois étapes : primaire, secondaire et conditionnement (ou stockage). Si la bière brassée est du vin de malt, le moût doit être maintenu à une température constante de 68 degrés Fahrenheit (20 degrés Celsius) pendant environ deux semaines. Si la bière est une lager, la température doit être maintenue à une température constante de 48 degrés Fahrenheit (9 degrés Celsius) pendant environ six semaines. Parce que le processus de fermentation génère beaucoup de chaleur, le réservoir doit être constamment refroidi pour maintenir la bonne température.
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Fermentation primaire
La première étape de la fermentation commence lorsque la levure est introduite dans du moût refroidi et aéré. La levure utilise rapidement l’oxygène disponible pour produire des stérols, un composé vital pour l’expansion de la culture. Lorsque l’oxygène a disparu, la levure passe en phase anaérobie où la majorité des sucres du moût sont réduits en éthanol et CO₂. La croissance des levures se produit pendant la fermentation primaire. L’étendue et le taux de croissance des levures sont directement liés à la production de composés d’arôme et de saveur.
Effet de fermentation primaire
- Épuisement de l’oxygène dissous
- Acidification/réduction du PH
- Croissance de levure ou expansion de culture
- Production d’éthanol et de CO₂
- Production de composés aromatiques tels que les esters, le diacétyle, les composés soufrés, etc.
- Consommation de la plupart des sucres du moût
La température de la fermentation primaire doit être régulée en fonction du profil de saveur et d’arôme souhaité. Ce qui suit est une ligne directrice:
Températures de fermentation primaire
- Ales: 62-75 °F (17-24 °C)
- Blé et styles belges : 62-85 °F (17-29 °C)
- Lagers : 46-58 °F (8-14 °C)
Le plus grand réservoir de fermentation est démarré plus chaud (~ 60 °F/15,5 °C) jusqu'à ce que des signes de fermentation (chute de gravité, production de CO₂, formation de mousse) soient évidents. Refroidir à la température de fermentation désirée une fois que les signes de fermentation sont observés.
Fermentation secondaire
L’étape secondaire de fermentation fait référence à l’étape de fermentation après que la majorité des sucres du moût ont été consommés et qu’il y a une forte diminution de la vitesse de fermentation. Pendant cette période, la plupart des sucres finaux sont épuisés et certains métabolites secondaires sont convertis par la levure. La floculation et la décantation des levures commencent à se produire en raison de l’augmentation de la teneur en alcool et de l’épuisement du sucre et des nutriments. La réduction du diacétyle a lieu pendant la fermentation secondaire et pendant le reste de diacétyle que certains brasseurs incorporent à l’étape secondaire de fermentation.
Effet de fermentation secondaire
- Diminution du taux de production d’éthanol et de CO₂
- Conversion de diacétyle
- Réduction de certains composés aromatiques par métabolisme des levures ou lavage au CO₂
- La gravité terminale est atteinte
- Début de la floculation et de la décantation des levures
Températures de fermentation secondaire
- Ales : Identique à la fermentation primaire (des températures plus élevées augmenteront les taux de réduction du diacétyle)
- Lagers : 40-60 °F (4-15 °C). Certains brasseurs permettent à la bière d’augmenter en température pour accélérer la réduction du diacétyle. Cette augmentation de la température n’est généralement maintenue que pendant 24 à 48 heures.
- Bières de blé et belges : Identique à la fermentation primaire (des températures plus élevées augmenteront les taux de réduction du diacétyle).
Conditionnement
L’étape de conditionnement a lieu lorsque la gravité terminale a été atteinte et que le réservoir est refroidi à des températures de réfrigération (31-38 °F, 0-3 °C). Pendant ce temps, la levure continue de floculer et de se déposer. La levure conditionne également la bière en réduisant divers composés aromatiques indésirables. Les ales n’apprécient pas les longs temps de conditionnement comme le font les lagers. Les saveurs souhaitables dans les ales diminueront avec l’âge et il est donc recommandé que le conditionnement soit aussi court que possible avant l’emballage. L’exposition à l’oxygène à ce stade est extrêmement préjudiciable à la qualité de la bière.
Effet revitalisant
- La majeure partie de la levure est retirée de la bière
- Formation et précipitation de protéines formant un voile
- Réduction et adoucissement des saveurs dures
- Réduction des composés soufrés, diacétyle et acétaldéhyde
- Stabilisation des saveurs
Sélection de la cuve de fermentation
La fermentation peut être effectuée dans diverses formes de conteneurs, des conteneurs en pierre ouverts peuvent être utilisés ou des fûts en bois peuvent être sélectionnés. Désormais, la plupart des brasseries choisissent des récipients coniques ou CCV (Récipients à cône conique, également appelés cuves de fermentation), qui ont un fond conique et un sommet cylindrique. L’angle du corps vertébral en forme de cône est généralement d’environ 60°. Cet angle permet à la levure de s’écouler vers le haut du corps vertébral, ce qui facilite la récupération de la levure pour une réutilisation. Bien sûr, d’autres configurations peuvent être ajoutées à la cuve de fermentation, de sorte que la bière puisse être traitée dans la même cuve pour la fermentation et le conditionnement.
La fermentation peut également utiliser des cuves de fermentation ouvertes, généralement utilisées dans les bars à bière, et en Europe pour la fermentation de la bière de blé. Le récipient ouvert n’a pas de couvercle, ce qui facilite la récolte de levure de fermentation haute. Mais, l’utilisation de conteneurs ouverts présente un grand risque d’infection et nécessite des procédures de nettoyage appropriées. De plus, vous pouvez également utiliser de simples réservoirs cylindriques et les placer verticalement. Bien sûr, il y a très peu de brasseries qui utilisent encore des fûts en bois pour la fermentation. Mais, le bois est difficile à garder propre et exempt d’infection, et il est remplacé au moins une fois par an.
Facteurs affectant la fermentation de la bière
Combien de temps peut-on fermenter la bière? De nombreux brasseurs débutants veulent connaître le meilleur délai pour la fermentation de la bière. En fait, nous n’avons aucun moyen de connaître avec précision le temps de fermentation. Lorsque nous mettons de la levure dans le moût, la levure fera tout le travail. Mais, nous pouvons modifier certaines conditions pour étendre ou raccourcir cette plage de temps, comme le contrôle de la température de fermentation et du type de levure.
L'impact des matières premières
- L’influence du malt : la qualité du malt détermine directement la teneur en azote -aminé du moût et la quantité de sucres fermentescibles. Cela affectera la demande de la levure en sources d’azote et la décomposition des sucres, et affectera le degré de fermentation de la bière.
- L’impact de l’eau de brassage : le manque de minéraux et d’oligo-éléments dans l’eau de brassage limitera également le développement des levures.
L'impact du processus de brassage
Température de brassage : utilisez la méthode de brassage segmentée à 62 degrés Celsius et 70 degrés Celsius pour prolonger le temps de brassage à 62 degrés Celsius et raccourcir le temps de brassage à 70 degrés Celsius. La température de brassage d’environ 62 degrés Celsius peut maximiser l’effet de l’β-amylase pour former davantage de sucres fermentescibles tels que le glucose, le maltose, le fructose, le saccharose et le maltotriose. Ainsi, le temps de brassage à 62 degrés Celsius peut être prolongé pour obtenir un degré de fermentation plus élevé. La température de brassage d’environ 70 degrés est propice au rôle de l’-amylase. Mais cela entraînera une augmentation de la faible teneur en dextrine moléculaire, une faible teneur en sucre fermentescible et un faible degré de fermentation. Il est donc nécessaire de raccourcir le temps de brassage à 70 degrés.
L'influence de la valeur du pH du moût
Omettez la purée, le meilleur pH pour le repos des protéines est de 5,2 à 5,4 et le meilleur pH pour la purée est de 5,5 à 5,6 afin que l’enzyme puisse pleinement fonctionner.
Influence de la concentration du moût
Une concentration de moût trop épaisse ou trop fine affectera l’hydrolyse de l’amidon ou l’accumulation de sucre fermentescible.
L'impact des opérations de brassage
Omettez le repos et la saccharification des protéines, il doit être agité toutes les 15 à 20 minutes, généralement 5 à 8 cycles/heure. Une telle opération est non seulement propice à l’homogénéité de la température du moût, pour pallier l’absence de position d’installation de la sonde, mais également propice à l’action des enzymes.
Effets de l'arrêt des protéines
Après l’alimentation, la protéine est arrêtée à 45° pendant environ 30 minutes. Cela peut répondre à la demande de la levure en sources d’azote et assurer le déroulement normal de la fermentation.
L'influence du processus de fermentation
Augmentez correctement la température de fermentation principale, prolongez la durée de fermentation principale et contrôlez la température et la durée de fermentation appropriées en même temps, ce qui peut augmenter le degré de fermentation. L’oxygénation du moût et l’inoculum de levure affectent directement l’activité de la levure et la vitesse de fermentation. De manière générale, plus la température est élevée, plus le mouvement des levures est violent et plus la vitesse de fermentation est rapide. Mais, chaque type de levure a une plage de température spécifiée. Lorsque la température de fermentation dépasse la plage spécifiée, des odeurs particulières et des caractéristiques indésirables peuvent être produites dans la bière. Lorsque la température de fermentation est inférieure à la plage spécifiée, la levure ralentira l’activité, voire stagnera. Vous devez donc contrôler la température de fermentation dans la plage de température de la levure.
Les 5 étapes de la levure dans le processus de fermentation
Stade d'adaptation de la levure (0-15 heures)
La levure nouvellement inoculée doit s’adapter au nouvel environnement. Maintenant, il y aura de nombreuses étapes où le nombre de cellules n’augmentera pas. Cette étape est appelée étape d’adaptation de la levure. Au cours de cette étape, une certaine substance active dans la cellule n’a pas atteint la plus petite concentration requise pour la division cellulaire. Il y a donc une « période d’adaptation » avant le stade de croissance des levures. La durée de la période d’adaptation est liée à l’état des microorganismes et à la nature du milieu de culture.
Stade de croissance de la levure (4 heures-2 jours)
Une fois la phase d’adaptation terminée, la levure s’est adaptée au nouvel environnement et les cellules entrent dans la phase de croissance de reproduction rapide. À ce stade, les cellules croissent au rythme le plus rapide et le nombre de cellules augmente presque linéairement.
Stade de décélération de la croissance (2-4 jours)
Avec la croissance et la reproduction continues des cellules de levure, des facteurs tels que des substances insuffisantes et une accumulation continue de produits nocifs, un apport insuffisant en oxygène ou un espace de croissance insuffisant pour la levure peuvent se produire. Ces facteurs ralentiront la vitesse de reproduction des cellules et entreront dans une période de décélération.
Stade stable de la levure (3-10 jours)
Après la période de décélération, la croissance des cellules s’arrêtera progressivement, la courbe de croissance se stabilisera et entrera dans la quatrième étape, la période stable. Le nombre total de cellules vivantes reste constant pendant la phase stationnaire. Cela peut être dû au fait que le nombre de nouvelles cellules produites par division est égal au nombre de cellules mortes, ou que les cellules cessent de se diviser tout en maintenant leur activité métabolique.
Stade de mort des levures (plusieurs semaines)
Avec la consommation de nutriments et l’accumulation de substances nocives, les conditions environnementales continuent de se détériorer, entraînant une baisse continue du nombre de cellules vivantes et une croissance cellulaire jusqu’à la phase de mort.
Autolyse des levures
L’autolyse de levure fait référence à un phénomène dans lequel les enzymes des cellules de levure décomposent les glucides et les substances contenant de l’azote dans les cellules de levure pour détruire la structure des cellules de levure. Enfin, le contenu des alvéoles pénètre dans la bière.
Conséquences de l'autolyse des levures
- La bière a un goût de levure;
- La valeur du pH du vin augmente (la dissolution des acides aminés basiques) ;
- Détérioration de la stabilité biologique du produit;
- La stabilité non biologique du produit s’est détériorée;
- Les performances de la mousse de bière se détériorent;
Causes de l'autolyse des levures
- Pendant le processus de post-cuisson, la température est très élevée;
- Le nombre de levures est élevé lorsque le vin est conservé à basse température, et la durée de conservation du vin est longue;
- Une pression excessive rompt les cellules;
- Mauvais stockage de la levure;
- Lorsque le réservoir de récupération de levure effectue une récupération de levure, la pression de réserve est trop faible ou il n’y a pas de pression de réserve;
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