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Fermentation: introduction et conseils pratiques

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Salut ami brasseur! Dans cet article on va parler fermentation, et plus précisément on va essayer de comprendre ensemble comment se déroule une fermentation de bière et de quelle manière le brasseur peut influencer cette fermentation pour obtenir les meilleures bières possibles.

N.B.: Les conseils donnés dans cet article s’appliquent uniquement aux levures de type Ale qui fermentent a des températures classiques pour ce type de levures (> 16°C). Les fermentations des levures de type Lager ne sont pas abordées ici, elles se conduisent en principe à des températures inférieures et prennent généralement davantage de temps.

La fermentation est un sujet extrêmement large qui ne se limite pas à l’univers de la bière. Nous tâcherons donc ici de nous concentrer sur ce qui importe vraiment pour le brasseur de bière. La première chose à comprendre est que la fermentation est l’étape du processus de production de la bière qui va avoir le plus d’influence sur le résultat final obtenu. C’est pourquoi il est indispensable pour tout brasseur qui se respecte de se familiariser un minimum avec les fondamentaux de la fermentation et de comprendre quels sont les leviers qui permettront de garantir son bon déroulement.

Commençons d’abord par nous intéresser aux principales étapes d’une fermentation de bière (fermentation alcoolique).

La fermentation débute à proprement parler avec l’inoculation de votre moût, c’est a dire au moment où votre levure entre en contact avec votre mout (que vous aurez préalablement refroidi et aéré, voire l’article Brasser de la bière: les principes de base). Par la suite, la fermentation va se décomposer en trois phases distinctes: la phase d’adaptation (ou “lag”), la phase exponentielle et la phase stationnaire. On regroupera les phases d’adaptation et exponentielle sous l’appellation “fermentation primaire”, tandis que la phase stationnaire correspondra a ce qu’on appelle la “fermentation secondaire”.

La phase d’adaptation (ou “lag”) va se produire pendant les premières 3 à 15 heures qui suivent l’inoculation du moût. Comme son nom l’indique cette phase va être l’occasion pour les cellules de levures de s’adapter à leur nouveau milieu de fermentation (le moût) et d’y puiser certains éléments qui seront essentiels pour la suite de la fermentation, en particulier l’oxygène dissout (d’où l’importance de bien aérer son moût avant l’inoculation). La totalité de l’oxygène dissout dans le milieu de fermentation est absorbée au cours de cette phase d’adaptation, et le nombre de cellules de levures n’évolue quasiment pas. Il n’y a aucune activité visible dans votre fermenteur pendant cette phase d’adaptation.

La phase suivante est la phase exponentielle et correspond a une phase de reproduction de la population de levures. Elle va débuter en general environ 12 heures après inoculation du moût, et pourra durer jusqu’à 6 jours. Cette phase se caractérise par une forte activité visible dans le fermenteur : apparition de kraeusen (un genre de mousse pâteuse), de bulles de CO2, convection dans le milieu de fermentation, production de chaleur,… Les levures consomment les sucres fermentescibles et acides aminés a leur disposition, produisent de l’ethanol et du gaz carbonique, et acidifient le milieu de fermentation. Le nombre de cellules de levures présentes dans le milieu de fermentation va fortement augmenter au cours de cette phase. C’est à ce moment là que sont produits la grande majorité des arômes issus de la fermentation. Par conséquent,  les conditions (température, taux d’inoculation,…) dans lesquelles se trouvent les levures lors de cette phase exponentielle sont déterminantes pour le résultat obtenu dans la bière finie puisque ces conditions vont fortement influencer les quantités et types d’arômes produits. Il est a noter que certains composés indésirables (diacétyl, alcools complexes, …) sont également produits lors de cette phase exponentielle, et que certains d’entre eux pourront être réabsorbés par les cellules de levures lors de la phase stationnaire qui va suivre.

La phase stationnaire va débuter lorsque les sucres fermentescibles commencent à se faire rare dans le milieu de fermentation. Cette phase stationnaire se déroule en general entre le troisième et le dixième jour suivant l’inoculation du mout. L’activité visible dans le fermenteur diminue fortement dès le début de cette phase stationnaire: forte diminution de la production de CO2 et diminution de la présence de kraeuzen à la surface du milieu de fermentation. Le nombre de cellules de levures présentes dans le milieu de fermentation cesse alors d’augmenter , et c’est pendant cette phase stationnaire que certains composés indésirables (en particulier le diacétyl) produits pendant la phase exponentielle vont pouvoir être réabsorbés par les levures. Pour que cette réabsorption se produise de manière efficace il est donc indispensable que la bière reste en contact avec les cellules de levure pendant toute la durée de cette phase stationnaire. C’est pour cette raison que je ne conseille pas nécessairement de transférer la bière dans un nouveau fermenteur entre la phase exponentielle et stationnaire (c.a.d entre fermentation primaire et secondaire). Si ce transfert a pour objectif de promouvoir la limpidité de la bière, il pourra s’effectuer en fin de phase stationnaire après que la bière ait été “nettoyée” par les levures, et être suivi d’une étape de conditionnement à froid (voire plus bas). De façon à s’assurer que cette phase stationnaire arrive bien à son terme je vous conseille de laisser votre bière dans son fermenteur au contact de sa levure jusqu’à deux semaines après l’inoculation du mout.

Il est possible de faire subir à la bière une étape de conditionnement à froid suite à la phase stationnaire. Cela consiste à transférer la bière dans un nouveau fermenteur afin de la séparer du “gâteau” de levure qui se sera formé au fond du premier fermenteur, puis à refroidir la bière jusqu’à atteindre une température comprise entre -1 et 3°C et à laisser la bière reposer entre 1 et 3 jours à cette température. Le but d’une telle opération est de faire sédimenter cellules de levure, tannins et protéines. Cela permet d’obtenir une bière plus limpide et qui se conserve mieux une fois en bouteilles. Attention toutefois car cette opération comporte le risque de sédimenter un trop grand nombre de cellules de levure. Si tel était le cas il ne resterait pas suffisamment de cellules de levure en suspension dans le bière pour permettre par la suite une bonne refermentation en bouteilles.

L’etape suivante, que la bière ait subi un conditionnement à froid ou non, est l’embouteillage. Avant de mettre la bière en bouteilles on lui ajoute une faible quantité de sucres fermentescibles (habituellement du dextrose, du glucose ou du fructose) qui permettront aux levures de procéder à la refermentation en bouteilles. Cette refermentation en bouteilles est une fermentation à part entière qui passera donc par les trois phases évoquées précédemment: adaptation, exponentielle et stationnaire. Afin que cette refermentation en bouteilles se produise correctement il sera nécessaire qu’une quantité suffisante de cellules de levures vivantes se trouvent en suspension dans la bière au moment de l’embouteillage. La fonction principale de cette refermentation en bouteilles est de carbonater la bière (i.e. y apporter du CO2 dissout) mais également d’en absorber l’oxygène qui y a été introduit lors de la mise en bouteilles et qui autrement viendrait oxyder la bière lors de sa conservation. Afin de permettre à cette refermentation en bouteilles de se dérouler efficacement je vous conseille de placer vos bouteilles à une température autour de 20°C pendant 2 à 3 semaines suite à l’embouteillage.

Au bout de 2 à 3 semaines les bouteilles pourront être placées à une température plus fraîche (10-15 °C par exemple) pour l’étape de maturation. Cette étape de maturation est très importante pour affiner les arômes de la bière et elle correspond techniquement à la phase stationnaire de la refermentation en bouteilles. Il existe une durée optimale pour cette étape de maturation, qui va dépendre du type de bière. En général plus une bière est alcoolisée plus elle va avoir tendance à bénéficier d’une longue maturation. Une durée de maturation d’un mois au minimum est conseillée.

Nous avons passé en revue les différentes étapes de la production de la bière impliquant une fermentation. Nous allons maintenant voir par quels moyens le brasseur pourra influencer le déroulement de cette fermentation pour obtenir la meilleure bière possible.

La premiere variable qui va jouer sur le déroulement de la fermentation, et qui est trop souvent négligée est l’oxygénation du moût. Il est nécessaire d’oxygéner le mout avant son inoculation car les levures ont besoin d’oxygène pour leur reproduction, et l’ébullition du moût pendant le brassage tend à évacuer l’oxygène qu’il contient. Afin d’oxygéner convenablement son moût il existe plusieurs solutions. La premiere solution consiste à transvaser son moût d’un récipient à un autre (entre 10 et 20 fois) en éclaboussant au maximum afin d’y incorporer de l’oxygène. Une deuxième solution est de secouer votre fermenteur contenant votre mout pendant 5 à 10 minutes, afin d’y mélanger l’air present dans le fermenteur. Enfin la solution la plus pratique consiste à utiliser une pompe à air équipée d’un filtre stérile et d’une pierre de diffusion (le tout ayant été aseptisé au préalable) et d’aérer le moût en y faisant tremper la pierre de diffusion et en actionnant la pompe à air pendant une trentaine de minutes.

Un deuxième paramètre qui influence énormément le déroulement de la fermentation est  la température du milieu de fermentation. La première chose à faire pour assurer une bonne fermentation est de respecter autant que possible l’intervalle de température de fermentation indiqué par le fabricant de la levure utilisée. Ensuite, il est important d’éviter au maximum les fluctuations de température dans le milieu de fermentation, en particulier pendant la fermentation primaire. Pour cela il est préférable de placer son fermenteur dans un endroit où la température ambiante est stable et ne fluctue pas trop entre le jour et la nuit. Il est également possible d’envelopper son fermenteur dans une couverture par exemple, afin de l’isoler des variations de température ambiante.

Un petit truc qui peut être bien utile: l’efficacité avec laquelle les levures réabsorbent, en fermentation secondaire, certains composés indésirables produits en fermentation primaire tend à augmenter lorsque la température du milieu de fermentation augmente. Il est donc parfois intéressant d’augmenter cette température en fermentation secondaire  afin de favoriser le “nettoyage” de la bière par les cellules de levure. Pour cette raison on fera également attention à ne pas inoculer son moût alors qu’il est encore en train de refroidir et n’a pas encore atteint la température d’équilibre à laquelle se déroulera la fermentation. En effet, inoculer un moût qui est en cours de refroidissement signifie que la phase de fermentation primaire risque de se dérouler (du moins en partie) à une température supérieure à celle à laquelle se déroulera la fermentation secondaire. Cela aura pour effet d’encourager la production de composés indésirables pendant la fermentation primaire, et d’inhiber leur réabsorption en fermentation secondaire, ce qui peut aboutir à la présence de “faux goûts” dans la bière finie.

Nous verrons dans un prochain article par quels moyens il est possible de contrôler précisément la temperature de son milieu de fermentation.

Enfin, un dernier point qui a son importance sur le déroulement de la fermentation est le taux d’inoculation. Le taux d’inoculation correspond au nombre de cellules de levures utilisées pour inoculer le moût. Ce taux d’inoculation doit en principe rester dans un certain intervalle pour garantir une fermentation convenable. Nous ne rentrerons pas dans les détails ici, mais sachez que ce taux d’inoculation s’exprime en millions de cellules de levure par millilitres de moût par degrés Plato (le degré Plato étant une unité exprimant la densité du mout).

Afin d’assurer un taux d’inoculation correct, la solution la plus simple est de se procurer de la levure dans le commerce et d’utiliser un sachet de levure liquide ou déshydratée (100 milliards de cellules de levure) pour 10L de moût à une densité “classique” (c.a.d <1.065). Une deuxième solution consiste à propager (i.e. faire se reproduire) soi même sa population de levures en réalisant un “starter” (ou “pied de cuve”) afin d’obtenir suffisamment de cellules de levures pour l’inoculation. Réaliser un starter consiste à placer votre population de levures, quelques jours avant l’inoculation de votre moût, dans une faible quantité de moût fortement aérée, de manière à promouvoir la reproduction des cellules de levure. Nous verrons dans un prochain article comment réaliser un starter et comment estimer le nombre de cellules de levures obtenues.

C’est tout pour cette breve introduction a la fermentation. Les notions abordées ici, bien que basiques, constituent une base solide pour le brasseur de bière amateur. Une fois ces notions assimilées en théorie comme en pratique il pourra être intéressant et utile d’apprendre a realiser ses propres starters et a entretenir soi meme ses populations de levures. Pour les brasseurs désireux d’aller encore plus loin, savoir realiser un comptage de cellules de levures et une estimation de viabilité de ses populations de levures se révèlera également très utiles. Ces sujets seront abordes dans de prochains articles, en attendant je te laisse retourner a tes fermenteurs et contempler le travail de tes levures rythmé par le glou-glou du barboteur 😉

 

3 thoughts on “Fermentation: introduction et conseils pratiques

  1. Merci pour ta chaîne qui est un vraiment utile pour découvrir le brassage !

    Une petite question très terre à terre à propos de la fermentation secondaire : est-il important de laisser le barboteur sur la cuve de fermentation?
    En fait, je fais une première fermentation d’une semaine à 20°C, mais après, je continue avec une fermentation à 10°C (pour 2 semaines au minimum), et là ça se passe dans un petit frigo dédié pour ça, mais le problème, c’est qu’il est petit ! et en hauteur, ma dame jeanne plus le barboteur, ça passe pas ! Donc est ce que je peux me contenter de fermer la dame jeanne avec un bouchon pour cette phase de fermentation au frigo ?
    Merci !

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