How to brew/Section 3/Chap 17 : La filtration

De Le Wiki du Brassage Amateur
Aller à la navigationAller à la recherche

Les aspects de la filtration

Bien, voyons où nous en sommes : nous avons vu les différents types de grains et comment les utiliser, nous avons examiné le travail des enzymes et comment elles sont influencées par la température et le pH, nous avons aussi appris comment l’eau de brassage et les grains concassés se combinent pour donner le pH du brassin et comment nous pouvons l’ajuster.

Dans le dernier chapitre, nous sommes passés des aspects chimiques du brassage aux aspects physiques. Nous avons appris enfin les différentes méthodes de base pour le brassage et la production du moût. Dans ce chapitre nous allons maintenant examiner comment séparer le moût sucré des drêches.

La filtration en cuve filtre est la méthode utilisée par la plupart des brasseurs pour séparer le moût sucré des drêches.

Une cuve filtre est une grande cuve contenant la maische équipée d’un faux fond ou d’un collecteur (ndt: manifold) qui permet de récupérer le moût en laissant les drêches dans la cuve.

Cette opération peut être réalisée de différentes façons mais comporte généralement 3 étapes :

- l'inhibition enzymatique,

- la recirculation,

- le rinçage des drêches.


Qu’est ce que l’inhibition enzymatique ?

Avant que le moût ne soit extrait de la maîsche et que les drêches ne soient rincées pour en tirer les sucres résiduels, nombre de brasseurs procèdent à l’inhibition enzymatique (ndt: mash-out). Il s’agit d’élever la température de la maische à 78°C (170°F) avant la filtration.

Cette étape stoppe toute activité des enzymes (préservant ainsi votre profil de sucres fermentescibles) et améliore la fluidité du lit de drêches et surtout du moût.

Pour la plupart des brassages effectués avec un ratio de 3 à 4 litres par kg de grain (1,5 à 2 quarts d’eau par livre de grain), le mash-out n’est pas nécessaire. Le lit de drêches sera suffisamment peu compact pour que l’écoulement du moût se fasse aisément.

Pour un brassage plus épais, ou réalisé avec plus de 25% de froment ou d’avoine, l'inhibition enzymatique est nécessaire pour éviter d’avoir une maische pâteuse. Lorsque le lit de drêches se colmate, plus aucun liquide ne peut le traverser.

Ce palier à 78°C aide à se prémunir de cet inconvénient en rendant les sucres plus fluides un peu comme la différence entre du miel chaud et du miel froid. Ce palier d’inhibition enzymatique peut être réalisé par apport externe de chaleur ou par ajout d’eau chaude, en se reportant aux calculs d’infusion multi-paliers (voir au chapitre 16).

La plupart des brasseurs amateurs sautent cette étape sans inconvénient pour bon nombre de leurs brassins.

En quoi consiste la recirculation ?

Lorsque le lit de drêches ou "gâteau" est formé et prêt à être rincé, les premiers litres de moût sont soutirés et reversés délicatement au dessus du gâteau. Les premiers litres de moût sont presque toujours troubles en raison de la présence de protéines et de débris de malt cette étape de recirculation permet de filtrer ces déchets et d'éviter ainsi de les transférer dans la cuve d’ébullition. Le moût devrait se clarifier rapidement (il devient foncé et légèrement trouble), vous êtes alors prêts à collecter le moût et à rincer le gâteau de drêches. La recirculation peut à nouveau s’avérer nécessaire chaque fois que le gâteau aura été remué et que des particules de malt et d’enveloppes des grains sont visibles dans le moût soutiré.

Qu'est ce que le rinçage des drêches ?

On cherche avec le rinçage des drêches à extraire le maximum de sucres résiduels sans extraire les tanins amers de l’enveloppe du malt. Généralement, on utilise pour le rinçage une fois et demi le volume d’eau utilisé pour le brassage (par ex. : 2 kg de malt à 3 litres par kg donc 6 litres d’eau pour le brassage, soit 9 litres d’eau pour le rinçage).

La température de l’eau de rinçage est importante, elle ne doit pas dépasser les 78°C, car au-delà et en fonction du pH du moût les tanins des enveloppes du malt deviennent solubles, ce qui pourrait donner une astringence désagréable à la bière.

Pour parvenir à la meilleure extraction possible il faut que le moût soit collecté suffisamment lentement.

La durée du rinçage dépend de la quantité de grains et du système de filtration, entre une demi-heure et deux heures et demi. Sparging en anglais signifie littéralement asperger et ceci explique pourquoi vous avez vu ou entendu parler de bras d’aspersion, d’arroseurs au dessus du lit de drêches. Il ne s’agit pas d’une plaisanterie. Il existe essentiellement trois méthodes de rinçage des drêches : anglaise, par lot ou continue.

  • Dans la méthode anglaise, le moût est complètement soutiré de la maische avant d’ajouter de l’eau pour un second brassage et un nouveau soutirage de moût. Ces moûts sont ensuite mélangés. Ils peuvent aussi être utilisés séparément pour obtenir des bières différents. Le second moût a une densité plus faible et était traditionnellement utilisé pour faire une petite bière au corps léger, faiblement alcoolisée utilisée comme bière de table.
  • Dans la méthode du rinçage par lot, pratiqué par des brasseurs amateurs américains sous le nom de batch sparging, le volume total de rinçage est mélangé au brassin. Le gâteau de drêches se forme, puis le moût est soutiré. Dans ce processus, l’étape de recirculation intervient dans les premières minutes du rinçage. Si nécessaire vous pouvez utiliser davantage d’eau. Cette façon de procéder diffère de la méthode anglaise du fait que la maische n’est pas maintenue à la température de saccharification avant la collecte du moût.
  • Le rinçage continu donne généralement une meilleure extraction. Le moût est mis en recirculation puis soutiré jusqu’à ce qu’il en reste quelques centimères au-dessus du lit de drêches. L’eau de rinçage est ajoutée délicatement, en quantité suffisante pour maintenir le moût au moins à ce niveau dans la cuve. Le but est de remplacer progressivement le moût par de l’eau, le rinçage est interrompu lorsque la densité atteint 1,008 ou lorsque le volume de moût collecté est suffisant, selon que l’un ou l’autre de ces critères soit atteint en premier. Cette méthode demande plus d’attention de la part du brasseur mais peut permettre d'obtenir un rendement plus élevé.


Bon concassage vaut bonne filtration

3 17 1 laurering1.jpg

Il y a un compromis à trouver entre la taille des morceaux et l’efficacité de l’extraction lorsque l’on brasse avec des grains concassés. Les fines particules sont plus facilement converties par les enzymes et le rendement de l’extraction est meilleur. Cependant, si la totalité du grain était finement concassé vous finiriez votre brassage avec un porridge qui ne pourrait plus être filtré. Les particules plus grosses permettent un bon écoulement et une bonne filtration mais ne sont pas aussi bien converties par les enzymes. Un bon concassage produit des particules de tailles variées permettant d’obtenir un compromis entre extraction et filtration.

Un bon concassage est essentiel pour parvenir au brassage et à l’extraction les plus efficaces qui soient. Il existe actuellement deux types de moulins commercialisés.




3 17 2 laurering2.jpg


  • Le moulin Corona utilise deux disques tournant en sens contraire pour moudre le malt. Il produit facilement une farine finement moulue et râpe les enveloppes des grains, ce qui nuit à la filtration. Régler le moulin pour obtenir une mouture fine conduit souvent à l’obtention d’une pâte collante. Ce type de moulin peut produire un bon concassage si l’écartement entre les disques est correctement réglé (entre 0,8 et 1 mm). C’est le moins cher des types de moulin, habituellement vendu aux environs de 40 €.
  • L’autre type de moulin moud le grain entre deux rouleaux à la manière d’une ancienne essoreuse à linge. Les enveloppes sont beaucoup moins endommagées de cette façon, ce qui contribue à empêcher le lit de drêches de se compacter pendant le rinçage. Le moulin à deux rouleaux est plus onéreux qu’un moulin de type Corona, soit de 100 à 200 €, mais il produit une mouture plus régulière et endommage moins les enveloppes des grains. Les exemples les plus connus de ce type de moulin sont le MaltMill (Jack Schmidling Productions, Marengo, IL), le Valley Mill (Valley Brewing Equipment, Ottawa, ON), et le Brewtek Mill (Brewer's Resource, Camarillo, CA).
  • Il existe aussi un moulin à simple rouleau dans lequel un rouleau moud le grain contre une plaque fixe. Il est connu sous le nom de PhilMill (Listermann Mfg. Inc, Cincinnati, OH), et permet d’obtenir également un bon concassage comme le moulin à deux rouleaux. Son prix est d’environ 65 €.


Les enveloppes insolubles des grains sont importantes pour réaliser une bonne filtration. Le lit de drêches forme son propre filtre à partir des enveloppes et des débris de grains de malt. Les enveloppes empêchent le gâteau de drêches de se compacter, permettant ainsi à l’eau de le traverser pour extraire le sucre. Il est essentiel de maintenir le lit de drêches constamment immergé afin qu’il ne se compacte pas et ne devienne pas imperméable. Le moût est soutiré à travers un faux fond ou un collecteur comportant des orifices qui laissent passer le moût mais retient les grains. Ces orifices sont des fentes étroites ou des trous d’un diamètre d’environ 1,5 à 2mm.

Extraire le maximum du gâteau de drêches

Le lit de drêches peut avoir de quelques centimètres à une bonne hauteur, mais l’épaisseur optimale dépend tout autant de la forme de la cuve que de la quantité de grains brassée.

Une bonne règle générale est que l’épaisseur ne doit pas être inférieure à la moitié de la plus petite dimension du fond de la cuve, ni plus grande que deux fois la plus grande dimension. En d’autres termes le ratio peut varier de 0,5 à 2. Si le gâteau de drêches est trop mince, ce qui correspond à filtrer trop peu de malt dans une trop grande cuve, alors un filtre suffisant ne pourra pas se former, le moût ne pourra pas être clair et vous obtiendrez probablement une bière trouble. L’épaisseur minimum est sans doute de 10cm environ mais une épaisseur comprise entre 20 et 45 cm est plus appropriée. En général une épaisseur conséquente est préférable mais si elle est trop importante, alors le gâteau se compactera plus facilement et ne laissera plus s’écouler le moût, rendant la filtration quasi-impossible.

Rappelons-nous le chapitre 12, l’efficacité de l’extraction est déterminée par la quantité de sucre extraite du malt que l’on mesure après filtration, comparée au rendement maximum théorique. Dans un brassage idéal, tout l’amidon disponible est converti en sucre. Ce taux varie en fonction du malt. Mais c’est généralement un petit 35 points par livre et par gallon pour un malt d’orge de base à 2 rangs. Cela signifie que si une livre de ce malt est concassée et brassée dans 1 gallon d’eau (soit environ 5 litres pour 500g de malt), le moût devrait avoir une densité spécifique de 1,035. La plupart de brasseurs obtiendraient une densité approchant 1,031. La différence représente une efficacité d’extraction de 88% et pourrait être attribuée à une conversion faible lors du brassage, mais elle peut souvent être expliquée par une filtration inefficace.

Imaginons que le gâteau de drêches soit composé de particules de grains, de sucres et d’enveloppes de grains non solubles. Dans un monde idéal ces particules seraient toutes de petite taille et uniformément réparties avec des espaces égaux entre elles, elles seraient donc bien rincées et de manière uniforme. Bien sûr, ce n’est pas le cas. Les morceaux de grains ont des tailles variables et ces écarts conduisent à ce qu’à l’intérieur du gâteau de drêches il y ait des zones plus denses que d’autres. Depuis toujours, les fluides suivent les chemins de moindre résistance, cela nous emmène au problème des chemins d’écoulement préférentiels à travers le gâteau avec pour conséquence des zones bien rincées et d’autres pas du tout.

Notre objectif dans le processus de filtration est de laver tous les grains dans la cuve de tous les sucres qu’ils retiennent, et ce en dépit des conditions non idéales. Pour parvenir à cela examinons de plus près deux choses :

  • Maintenir le gâteau de drêches saturé en eau
  • S’assurer que l’écoulement du moût à travers le gâteau soit lent et uniforme

En maintenant le gâteau de drêches sous une couverture d’au moins quelques centimètres de liquide, il reste dans un état fluide et non sujet au compactage par gravité. Chaque particule de grain est libre de mouvement et le liquide peut l’envelopper complètement. Si le gâteau n’est pas maintenu dans un état fluide, cela conduit à des chemins d’écoulements préférentiels (l’une des causes principales de faible extraction) et peut même aboutir à un colmatage.

Plus l’eau circule uniformément à travers le gâteau, plus elle peut extraire de sucre, il en résulte alors une meilleure efficacité d’extraction. Le cheminement du liquide à travers le gâteau est complexe et dépend beaucoup de la conception de votre cuve filtrante.

3 17 2 laurering3.jpg

Le système de filtration initial (au moins le plus connu) était certainement "le seau à faux-fond dans un seau" promu par Charlie Papazian dans son ouvrage « The Complete Joy Of Homebrewing » paru en 1984. Ce système est assez efficace et vraiment peu cher à réaliser. On utilise deux seaux de 20 litres et de qualité alimentaire, le seau intérieur est percé d’une multitude de petits trous pour former un faux fond qui retient les grains et laisse s’écouler le liquide ; le moût sucré passe dans le seau extérieur et est soutiré par un orifice latéral. Un faux fond rince généralement les drêches de façon uniforme, mais il y a deux inconvénients qui méritent d’être examinés : le premier est que la position latérale de l’orifice de soutirage dans le seau extérieur a une influence sur le cheminement des écoulements dans la cuve. Un rinçage plus intense aura lieu sur le coté du gâteau de drêches coïncidant avec la position du trou de soutirage. Pour de meilleurs résultats, il faut prolonger le tuyau de sortie jusqu’au centre du seau de sorte que le soutirage soit uniforme. Deuxièmement, le faux fond a tendance a favoriser un écoulement trop rapide en raison de l’importance de la très large surface de drainage et peut avoir comme conséquence le compactage du gâteau de drêches. Le colmatage lié à un drainage trop rapide est un problème courant que rencontrent les brasseurs amateurs recourant à cette technique pour la première fois.


Les glacières de pique-nique offrent quelques avantages que n’ont pas les seaux, apportant à la fois de la simplicité et de l’efficacité. Une glacière isotherme apporte une meilleure stabilité de la température qu’un seau. Leur taille permet de réaliser le brassage et la filtration dans le même récipient. Ainsi brasser est aussi simple que verser le grain dans la glacière, ajouter l’eau chaude, attendre une heure, et soutirer ensuite le moût sucré.

3 17 2 laurering4.jpg

Figure 88 – Glacière rectangulaire utilisée comme cuve matière où l’on peut voir une vue en coupe et le détail du collecteur de moût (l’autre élément est le couvercle)

Les glacières isothermes offrent deux possibilités pour la filtration : il est possible d’y adapter un faux fond. Il existe des faux fonds qui s’adaptent sur quelques modèles de glacières (e.g. Phil's Phalse Bottom - Listermann Mfg), mais vous pouvez aussi pour quelques euros réaliser avec des tuyaux un collecteur tubulaire de moût qui s’adapte au modèle de glacière dont vous disposez. L’investissement total pour la glacière et tous les accessoires nécessaires pour la convertir en cuve matière et réaliser un collecteur tubulaire ne dépasse pas une quarantaine d'euros environ. Tout ce dont vous avez besoin est disponible dans les magasins de bricolage.

3 17 2 laurering5.jpg

Les collecteurs tubulaires sont moins enclins à favoriser le compactage du gâteau de drêches durant la filtration, source de colmatage qui ne permet plus l’écoulement de l’eau à travers le gâteau. Ceci nous amène à la question : quelle est le débit optimum de soutirage ? C’est un compromis : si vous soutirez trop rapidement vous collecterez un grand volume de moût mais l’extraction sera faible, si vous filtrez trop lentement vous aurez une bonne extraction mais vous y passerez la journée. La plupart des brasseurs amateurs se réfèrent à la règle de base de 1 litre par minute. Si votre extraction est faible, soit moins de 28 points par livre et par gallon, vous devriez tenter un soutirage plus lent. Le meilleur moyen de contrôler le débit est de disposer d’une vanne sphérique ou d’un robinet d’arrêt sur la sortie.

Pour l’efficacité de l’extraction il est un autre problème à considérer lorsque vous aménagez votre cuve : c’est le cheminement préférentiel du liquide le long des parois verticales de la cuve. L’espace infime entre le gâteau de drêches et les parois verticales peut devenir un chemin de moindre résistance lors du drainage. Pour minimiser ce « court-circuit » les faux fonds doivent être hermétiques sur leur périphérie et les collecteurs tubulaires suffisamment éloignés, de sorte que la distance minimale entre un point du collecteur et la paroi verticale soit égale à la moitié de l’espacement entre les tubes du collecteur (voir figure 88). Par exemple, pour un collecteur dont les tubes sont espacés entre eux de 20cm, la distance entre un point du collecteur et la paroi la plus proche devrait être de 10cm. Le problème du cheminement préférentiel concerne davantage les systèmes à faux fond car si un faux fond présente un interstice le long des parois alors la voie est libre pour un écoulement direct.

Il peut être difficile de visualiser comment ces conseils se combinent pour vous aider à obtenir une filtration efficace, alors résumons :

  • Maintenir quelques centimètres de liquide au dessus du lit de drêches pendant la filtration pour assurer la fluidité et un écoulement libre,
  • Réguler le débit de soutirage à l’aide d’une vanne pour parvenir à la meilleur extraction possible et prévenir le compactage du lit de drêches,
  • Concevez votre cuve filtre pour un écoulement uniforme, c'est à dire :
    • Assurez vous que le faux fond est bien ajusté et que le tube de soutirage est centré ( dans le cas du système à faux fond)
    • Eloignez les tubes du collecteur des parois verticales (système à collecteur tubulaire )

A l’annexe D vous trouverez plus d’informations et de détails pour réaliser une cuve matière et filtre à partir d’une glacière isotherme. J’explique aussi comment concevoir le collecteur tubulaire pour parvenir à un écoulement uniforme à travers le lit de drêches.

Au chapitre suivant nous allons nous mouiller (probablement au sens littéral du terme). Je vais vous guider tout au long de votre premier brassage tout grains. Je vous décrirai quelques équipements annexes dont vous aurez besoin et ensuite nous commencerons. Les informations complètes pour concevoir une cuve matière et un filtre à partir d’une glacière isotherme sont données également en annexes.


Références bibliographiques

Richman, D., personal communication, April, 1995.

Palmer, J., Prozinski, P., Fluid Dynamics - A Simple Key to the Mastery of Efficient Lautering, Brewing Techniques, New Wine Press, Vol. 3, No. 4, 1995.

Gregory, G., personal communication, 1998.

> vers le chapitre 18 : votre premier brassage tout grains