Guide complet de la carbonatation

De Le Wiki du Brassage Amateur
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Les 3 paramètres de la carbonatation

Table à utiliser pour calculer les paramètres de carbonatation d'une bière.

Quand nous voulons travailler sur la carbonatation, il faut toujours avoir en tête les 3 paramètres liés :

  • La pression d’équilibre en bar
  • La température de la bière en °C
  • La carbonatation de la bière en vol, ou g/l de CO2 dissout

Bien souvent, nous en avons 2, et il faut utiliser une table et/ou abaque de carbonatation pour avoir le troisième paramètre.

La pression d'équilibre

C’est la pression de l’espace libre au-dessus de la bière quand il n’y a plus de transfert entre la bière et le gaz.

  • Mesure avec un manomètre.
  • L’équilibre n'est pas atteint immédiatement et va dépendre des conditions (notamment températures) de la carbonatation.
  • La bière carbonatée est conservée à la pression d’équilibre.
  • Cette pression d’équilibre est la pression minimum à conserver pour toute opération isobar (enfûtage, embouteillage et tireuse à bière). Autrement la bière dégaze produisant des bulles jusqu’au nouvel équilibre.
  • Pour tout mouvement de bière isobar il faut Péquilibre + 0,2 bar mini (tireuse ou transfert de fût à fût).

La température

C'est la température de la bière au moment du contrôle ou des opérations de carbo/decarbo.

  • Il est préférable d'avoir des températures basses (ex 5°C) pour favoriser les opérations de carbonatation forcée (cinétique et dissolution).
  • Il est préférable d'être à température ambiante pour favoriser les opérations de dégazage.
  • Pour toutes les opérations dépendant de la fermentation, il faut (bien évidemment) rester à température de fermentation (ex resucrage).

La carbonatation de la bière

C'est la quantité de gaz dissout dans la bière, généralement fixée par le brasseur en fonction de ses objectifs, de sa recette, du conditionnement.

Elle peut être vérifiée par mesure de la pression d’équilibre (si nous sommes bien certains d’être à l’équilibre) ou avec un carbodoseur dédié.

  • Vous pouvez vous référer aux tableaux de carbonatation en fonction des styles.
  • Attention certaines tireuses à bière vont mal supporter des carbonatations supérieures à 2,4vol/4,7g/l. Pour des carbo supérieures, il faut refroidir la bière (en tank de service ou fûts).
  • Généralement (et c’est vrai aussi pour l’industrie), les bières bouteilles sont plus carbonatées que les fûts pour un rendu à peu près équivalent en mousse. Souvent entre 2,5-3,5vol/5-7g/l pour les Ales Européennes en bouteille. A adapter selon les styles et les envies bien évidemment.
  • On passe des vol de CO2 (conditions standards en pression et température) aux g/l de CO2 grâce à cette formule : CO2(vol) * 1,96 = CO2(g/l). On voit souvent l'approximation CO2(vol) * 2 = CO2(g/l) sur les réglettes de calcul de carbonatation par exemple (voir réglette Cornelius Keg). Ce résultat provient de l'équation des gaz parfaits (PV = nRT).
  • On applique cette formule T= Température (ºF) ; V= CO2(Vol) ; P = -16.6999 – 0.0101059*T + 0.00116512*T^2 + 0.173354*T*V + 4.24267*V – 0.0684226*V^2[1] pour générer les courbes de carbonatation.

Je cherche à faire du resucrage / refermentation

Le principe est le suivant :

  • J’évalue ou je mesure la carbonatation résiduelle après fermentation
  • Je soustrais la carbo résiduelle de l’objectif à atteindre
  • Je calcule la quantité de sucre à ajouter
  • Ces calculs supposent que l'espace libre (headspace) au dessus de la bière soit négligeable. Dans le cas ou le volume de l'espace libre est important, il faut en tenir compte dans le calcul en rajoutant la quantité de sucre pour produire le CO2 nécessaire au remplissage de l'espace libre. Il faut utiliser alors l'équation des gaz parfaits (PV = nRT).

Exemple 1

Je souhaite carbonater par resucrage un fût à 2,2vol/4,3g/l.

Ma carbonatation résiduelle après fermentation est de 2g/l (généralement c’est ce qui ressort après une fermentation rapide et un cold crash).

Je dois rajouter 4,3-2 = 2,3g/l de CO2 dissout.

Pour produire 2,3g/l de CO2 je dois rajouter 4,4g/l de sucre.

Je resucre alors à 4,4g/l.

Exemple 2

Je souhaite carbonater par resucrage des bouteilles à 2,8vol/5,5g/l.

Ma carbonatation résiduelle après fermentation est de 2g/l.

Je dois rajouter 5,5-2 = 3,5g/l de CO2 dissout.

Pour produire 3,5g/l de CO2 je dois rajouter 6,9g/l de sucre.

Je resucre alors à 6,9g/l.

La carbonatation résiduelle

Courbe de carbonatation résiduelle après fermentation (utilisant la formule de Brewersfriend[2], issue de la loi d'Henry)

Il s'agit de la quantité de gaz dissout dans la bière à l'issu de la fermentation.

  • Dépends des conditions de fermentation et notamment des températures. Par ex, un "diacetyl rest" après fermentation aura tendance à décarbonater légèrement plus la bière car la bière est réchauffée.
  • S'estime avec cette formule : CO2 In Beer(vol) = 3.0378 - (0.050062 * temp(°C)) + (0.00026555 * temp(°C)^2)[3] avec temp(°C) qui est la température à la toute fin de la fermentation (avant la garde).
  • Se mesure avec un carbodoseur (50-100€).
  • Est généralement compris entre 0,75-1vol/1,5-2g/l de CO2 dissout pour les conditions d'un amateur (d'après des mesures réalisées avec un carbodoseur).

La quantité de sucre à doser

Une quantité de sucre donnée, produira après fermentation une quantité d'alcool et de CO2.

Monosaccharide = Ethanol + CO2 + croissance levures + autres co-produits de fermentation[4]

100g = 48,6g + 46,4g + ~3g + ~2g

  • On lit régulièrement l'approximation 1 mole de monosaccharide produit 2 mole de CO2 (Voir How To Brew de John Palmer). Le rendement n'est pas de 100% comme il y a utilisation du sucre par le métabolisme des levures pour la reproduction et pour la synthèse d'autres composés que l'éthanol et le CO2. Le rendement pour la création de CO2 serait d'environ 95%[4].
  • Ainsi 1 mole de monosaccharide C6H12O6 (glucose/fructose) produit ~2 mole de CO2, soit 46,4% en masse.
  • Ainsi 1 mole de disaccharide C12H24O11 (saccharose/sucre de table) produit ~4 mole de CO2, soit 48,8% en masse.
  • Ainsi 1 mole de trisaccharide C18H32O16 (maltotriose) produit ~6 mole de CO2, soit 49,7% en masse.

Exemple 3

Je souhaite carbonater par resucrage des bouteilles à 2,9vol/5,7g/l.

Ma carbonatation résiduelle après fermentation est de CO2 2g/l dissout.

Je dois rajouter 5,7-2 = 3,7g/l de CO2 dissout.

Pour produire 3,7g/l de CO2 je dois rajouter :

  • 8,0g/l de glucose/fructose pur (3,7/46,4%)
  • 7,6g/l de sucre de table sec (3,7/48,8%)

Les différents sucres[5]

Différents sucres existent pour resucrer la bière. Des sucres avec des extraits secs différents (ils peuvent contenir de l'eau) et des puretés différentes.

  • Le miel (glucose) est à 80% d'extrait sec (20% d'eau) (varie selon les miels) et à 95% de sucres fermentescibles.
  • Le sucre de canne (disaccharide) ou de betterave c'est normalement 100% d'extrait sec et 100% fermentescible.
  • Le sucre brut (muscovado ou autres) c'est 95% d'extrait sec et 97% (approximatif) de sucre fermentescibles.
  • L'extrait de malt en poudre (13,5% de monosaccharide, 68% de disaccharide et 18,5% de trisaccharide) c'est 90% d'extrait sec et 75% (approximatif) de sucre fermentescibles.


Autres paramètres influents

A continuer

Je cherche à faire une fermentation sous pression

Je cherche à faire une carbonatation forcée

En laissant sous pression

En pesant la bouteille de CO2

En agitant

En utilisant la carbonatation en ligne

En utilisant une pierre de carbonatation

Je cherche à corriger une carbonatation (en fût ou fermenteur sous pression)

Enfûtage/Embouteillage sous pression

Tirage pression

Gushing/Giclage et anomalies de carbonatation

Références

Catégories

  1. https://braukaiser.com/wiki/index.php/Accurately_Calculating_Sugar_Additions_for_Carbonation
  2. https://www.brewersfriend.com/beer-priming-calculator/
  3. https://www.brewersfriend.com/beer-priming-calculator/
  4. 4,0 et 4,1 Quality Labs For Small Brewers - Merritt Waldron - Brewers Publication - Edition 2020
  5. How To Brew, seconde edition de John Palmer, partie Priming, Bottling and Kegging, page 158