Trouble

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Introduction

Le trouble, ou les troubles plutôt : quoi de plus troublant pour un brasseur que ce trouble quand il n'est ni prévu ni désirable ?

Certes il peut être revendiqué comme une preuve irréfutable de l'artisanalité d'une bière, mais cet argument ne tient pas longtemps, surtout face à soi même, quand on sait qu'on aurait pu, qu'on pourrait et qu'on pourra, après avoir longuement consulté ce remarquable article, apprendre à éliminer l'indésirable trouble.

L'auteur de cet article s'appelle Gillian Grafton, il l'a publié pour la première fois en 1998 sur son site web personnel "Gillian's UK Homebrew", il fut repris ensuite par l'association britannique :
Craft Brewing Association (CBA).

"Ce document est aussi précis que possible, 
mais je décline toute responsabilité quant à son contenu 
et l'utilisation qui pourrait en être faite.
Si vous avez des commentaires sur ce contenu, merci de me contacter via l'ABC". 
---Gillian Grafton

Si vous avez également quelque commentaire que ce soit sur la traduction, un sujet dédié est à votre disposition sur le forum.

Le trouble c'est quoi ?

Les troubles peuvent être divisés en deux groupes principaux : biologiques et non-biologiques.

Les troubles biologiques sont causés par une infection de la bière par des levures sauvages ou des bactéries, résultant d'une hygiène insuffisante et finissant par gâcher la bière.

Le trouble ne peut pas être corrigé. La bière doit alors être éliminée et une attention plus soutenue portée à l'hygiène lors des brassins suivants.

Le groupe de réflexion sur le trouble de l'EUropean Brewery Convention (EBC) définit les troubles non-biologiques comme suit :

Le terme "trouble à froid" doit être utilisé pour décrire le trouble qui se forme lorsque la bière est refroidie à 0°C puis qui se redissout quand la bière est réchauffée à 20°C et plus.

Le terme "trouble permanent" doit être utilisé pour décrire le trouble demeurant dans la bière même à 20°C et plus.

 

Composition du trouble dans la bière

Composition Physique

Les molécules peuvent être classées en deux catégories : les hydrophiles ("aimant l'eau") ou hydrophobes ("haïssant l'eau").

Les molécules hydrophiles vont facilement se dissoudre dans l'eau tandis que les hydrophobes plus difficilement.

Si les molécules hydrophobes sont placées dans l'eau, elles s'agrègent pour former des gouttelettes sphériques, appelées micelles, pour réduire au minimum leur exposition à l'eau.

La suspension résultant de ces particules en suspension dans l'eau est plus connue sous le nom de colloïde.

La présence d'un colloïde rend alors la solution trouble.

C'est ce qui nous amène naturellement à l'expression "stabilité colloïdale", cette situation dans laquelle la solution ne présente pas de trouble ou de tendance à former un voile.

La tendance des micelles à former ce colloïde est contrecarrée par l'alcool, par conséquent, les bières ayant une teneur en alcool plus élevée tendent en général à avoir un plus grand degré de stabilité colloïdale que ceux ayant une teneur en alcool plus faible. Les troubles sont polydispersés, cela signifie qu'ils contiennent des molécules de poids moléculaires (très) différents. Le facteur important dans la formation d'un voile n'est pas la taille des particules mais le processus par lequel les parties hydrophiles de la molécule (qui confèrent à la solubilité) sont bloquées par leur interaction avec des molécules hydrophobes.

Les molécules hydrophiles sont généralement des protéines, tandis que les molécules hydrophobes sont plutôt de l'ordre des tanins. Au début, les protéines et les tanins interagissent faiblement et forment un ensemble qui peut être facilement dissocié en deux composants. Ce mécanisme peut par exemple contribuer à la formation du trouble à froid.

Ce trouble réversible va ensuite se transformer en trouble permanent dans lequel l'ensemble protéine-tanin ne peut plus dissocier. On suppose aujourd'hui que ce processus implique une réaction d'oxydation.

 

Composition Chimique

Les principales composantes du trouble sont :

  • des molécules inorganiques telles que des ions métalliques,
  • de petites molécules organiques comme l'acide oxalique,
  • des protéines,
  • et des polyphénols (tannins).

Il n'existe à l'heure actuelle aucune preuve que les lipides peuvent contribuer au trouble.

En de rares occasions les amidons peuvent former un voile mais la cause habituelle réside dans l'utilisation d'un niveau trop élevé d'additifs, à tel point que l'amidon contenu dans les malts ne peut être complètement converti en plus petites molécules fermentescibles.

 

Composants inorganiques

Le fer et le cuivre sont les ions métalliques les plus impliqués dans la formation de troubles issus de la présence de métal.

Ceux-ci proviennent du contact entre la maîsche et/ou le moût avec des récipients constitués de fer, de cuivre ou de bronze.

Si ces récipients sont en acier inoxydable ou en plastique alors les troubles causés par le fer et le cuivre ont généralement peu de chance de survenir. Cependant, il ne faut pas oublier que les ions solubles de fer et de cuivre peuvent être présents dans l'eau utilisée pour le brassage et le rinçage.

L'étain, le zinc et l'aluminium peuvent aussi provoquer un trouble dans la bière, mais en pratique ces éléments sont peu utilisés en brassage amateur.

(Ndt: à noter toutefois que des cuves en aluminium peuvent être parfois utilisées hélas par des brasseurs novices, cela fait un argument de plus pour motiver ceux-ci à passer rapidement à l'inox).

 

Composents inorganiques

L'acide oxalique (C2O4H2) peut parfois provoquer un trouble appelé "trouble vert"qui est généralement composé de suspensions d'oxalate de calcium. L'oxalate peut provenir du malt ou par simple oxydation des glucides par des micro-organismes.

Certains brasseurs recommandent l'ajout de sulfate de calcium dans le moût à une concentration de 250 ppm pour éliminer l'excès d'oxalate.

Habituellement, ça n'est pas nécessaire puisque l'oxalate de calcium se dissocie de la bière pendant la fermentation et la garde ; il est d'ailleurs le principal constituant (50 à 65%) de la fameuse "pierre de bière" qui se forme sur les surfaces intérieures des contenants de fermentation et de garde des brasseries commerciales. 

Les complexes de protéines

Il est généralement admis que les substances protéiniques constituent la plus grande partie des troubles non-biologiques, plus de 50% du trouble total dans la plupart des cas examinés selon le rapport du groupe d'étude du trouble de l'EBC (de 45,5 à 66,8%).

Les protéines acides (point isoélectrique d'environ pH 5,0) sont importantes dans la formation du trouble à froid et se forment visiblement pendant le brassage.

Le spectre d'acides aminés des troubles de bière ressemble étroitement au spectre d'acides aminés de l'orge, indiquant que toutes les protéines issues de l'orge sont impliquées dans la formation du trouble. Des albumines et globulines de l'orge ont été ainsi extraites de troubles de bière.

Des études ont montré que la proline dans les protéines formant le trouble est particulièrement importante pour la combinaison de ces protéines avec des polyphénols. Ces protéines particulières découlent principalement de l'hordéine du malt et sont largement responsables du trouble à froid.

 

Les polyphenols (tanins)

Les tanins sont extraits de diverses plantes ayant la capacité de réagir avec les protéines de peaux d'animaux pour produire du cuir.

Les tanins sont des polyphénols, ce qui a abouti progressivement à décrire tous les polyphénols extraits de plantes, indépendamment de leur capacité à "taner" le cuir. Les tanins sont des molécules importantes dans le brassage et découlent à la fois des houblons et des malts.

Ils ont la capacité de réagir avec les protéines pendant la cuisson du moût pour former la cassure à chaud; puis lors du refroidissement pour former la cassure à froid; jusqu'après la fermentation quand ils sont impliqués dans la formation de trouble à froid et troubles permanents. Les tanins peuvent être commodément répartis en trois classes :

  • la première classe est composée de phénols simples qui sont des dérivés de l'acide hydroxybenzoïque ou acide hydroxycinnamique . Ces composés proviennent principalement des malts, mais sont également présents en petites quantités dans les houblons.
  • La seconde classe est composée de flavonols qui ont des structures plus complexes que les phénols simples et sont principalement dérivés du houblon.
  • La troisième catégorie enfin se compose de proanthocyanidines, anthocyanogènes et les catéchines. (à vos souhaits). Les anthocyanidines et leurs dérivés anthocyanes sont responsables des couleurs rouges et bleues présentes dans les plantes. Ce groupe comprend aussi les leucoanthocyanines qui sont connus dans le monde de la brasserie comme anthocyanogènes et sont importants dans la formation de polyphénols. La présence de ces composés dans la bière provient également des malts et des houblons.

Toutes ces molécules uniques des différents composés sont les éléments constitutifs des molécules plus grosses, les polyphénols.

Les unités individuelles sont appelées monomères.

Deux monomères (non nécessairement identiques) peuvent se joindre pour former un dimère. Un dimère plus un monomère forment un trimère , etc...Diverses études ont montré que les polyphénols monomères ont peu d'effet sur ​​la formation de trouble, mais que les dimères et trimères accentuent fortement sa formation.

Les polyphénols à eux seuls contribuent peu à la formation de trouble, puisqu'il est en fait surtout composé de complexes entre polyphénols condensés (tanins) et protéines.

 

Mesure du trouble

Il existe deux normes similaires utilisées actuellement pour la mesure du trouble. Les deux sont basées sur l'utilisation de solutions étalon de formazine.

L'European Brewery Convention (EBC) utilise une gamme d'unités de trouble de 1 à 10 (voir tableau), tandis que l'American Society of Brewing Chemists (ASBC) utilise une gamme de 1 à 1000 (voir tableau) :

Description
visuelle

Unités de trouble ASBC
Unités de trouble
EBC

Très claire
0 to 34.5
0 to 0.5
Claire
34.5 to 69
0.5 to 1.0
Légèrement Opalescente
69 to 138
1.0 to 2.0
Opalescente
138 to 276
2.0 to 4.0
Trouble
276 to 552
4.0 to 8.0
Très trouble
>552
>8.0

Pour les esprits matheux, les formules standard sont les suivantes :            

EBC:

Dissoudre 1 g de sulfate d'hydrazine dans 100 ml d'eau.
Dissoudre 10 g de hexaméthylènetétramine dans 100 ml d'eau.
Mélanger 25 ml de solution 1 avec 25 ml de solution 2 et laisser reposer pendant 24 heures. Il s'agit de la solution de base.
Une solution standard de 100 unités de trouble EBC (ASBC???) est obtenue en diluant 1 volume de solution de base à 10 volumes d'eau.
Les mesures sont effectuées à une longueur d'onde de 580 nm.


ASBC:

Dissoudre 0.966g de N2H4.H2SO4 dans 100 ml d'eau.
Dissoudre 10 g de hexaméthylènetétramine dans 100 ml d'eau.
Mélanger 25 ml de solution 1 avec 25 ml de solution 2 et laisser reposer pendant 24 heures. Il s'agit de la solution de base.
Une solution standard de 100 unités de trouble EBC (ASBC???) est obtenue en diluant 1 volume de solution de base à 10 volumes d'eau.
Les mesures sont effectuées à une longueur d'onde de 580 nm.


Une comparaison directe entre les deux méthodes n'est pas exacte puisque le trouble n'est pas une quantité de matière mais une apparence qui peut varier avec l'angle d'éclairage, la couleur de la bière et d'autres facteurs. Cependant, une unité EBC est approximativement équivalente à 69 unités ASBC . (ndt : chiffre facile à retenir non ? et d'autant plus troublant...)

La quantité de trouble est mesurée en faisant passer la lumière à travers la bière et en mesurant la lumière diffusée à un angle donné par rapport à la direction du faisceau d'origine (néphélométrie). La diffusion est mesurée par rapport à une gamme étalon de solutions de valeurs de trouble connues.

Dans les brasseries américaines le principal instrument utilisé est le Néphélomètre Coleman qui mesure la diffusion de la lumière à 90 degrés.

Cet instrument donne des résultats comparables à ceux obtenus à l'aide du compteur de trouble Thorne et Beckley Haze qui est le principal instrument utilisé dans les brasseries européennes.

Ces deux instruments mesurent le trouble de la bière ainsi que dans la bouteille, mais les effets de la couleur du verre sont dans ce cas éliminés par étalonnage préalable.

Aucun de ces instruments n'est hélas accessible pour une utilisation à la maison et il n'existe aucun moyen pratique pour le brasseur amateur de mesurer avec précision le trouble.

Le mieux que l' on puisse faire est de tenir un verre (transparent) de bière à la lumière, faire une détermination visuelle grossière et comparer les valeurs de trouble énumérés dans le tableau ci-dessus.

 

Prédiction du trouble


Une large gamme de méthodes ont été utilisées pour prédire la stabilité colloïdale de la bière finie. Celles-ci allaient des méthodes physiques, mécaniques et chimiques à des modèles mathématiques. Une étude approfondie utilisant l'ensemble de ces méthodes a conclu qu'aucune méthode de prédiction ne peut prédire efficacement la réelle stabilité colloïdale de la bière.

(Ndt: et pan.)

 

Les facteurs de formation du trouble

Orge et Malt

Le comité de l'orge de l'EBC a effectué un large essai de 250 orges sur plus de 12 ans dans des conditions différentes pour identifier les variables qui influent sur la formation du trouble. Les facteurs suivants ont été reconnus comme ayant un effet significatif sur sa formation.

Variétés d'orge

les bières faites à partir de proportions variables de malts dépourvus d'enveloppe ont montré peu de variation dans la stabilité colloïdale indiquant que les substances responsables du trouble dans la bière ne proviennent pas de la balle. Les essais à grande échelle ont montré que les bières de malt 2 rangs avaient une meilleure stabilité colloïdale que ceux de malts 6 rangs. Les niveaux d'anthocyanogènes se sont révélés plus élevés dans les orges à 6 rangs que dans les orges à 2 rangs. Le lieu de culture a également un effet, les malts d'orge maritimes donnant une meilleure stabilité colloïdale que malts d'orge continentaux.

Modification du malt

Les malts bien modifiés de capacité protéolytique élevée ont un plus grand degré de solubilisation de tanins que les malts moins bien modifiés. Toutefois, on pense que les taninsexistent sous forme plus simple (plus de monomères) dans les malts bien modifiés. En accord avec ce principe, les études montrent que les malts mieux modifiés ont tendance à former moins de trouble à froid. L'assemblage de différents types de malt n'a pas aidé, il a donc été jugé préférable d'utiliser un malt de modification moyenne plutôt qu'un mélange de malts plus et moins modifiés.

Teneur en protéine

Les effets de la teneur totale en protéines de l'orge sur les troubles ne sont pas encore bien identifiés, différentes études ayant produit des résultats différents. Un certain nombre de grandes études n'ont trouvé aucun rapport entre la teneur en protéines de l'orge et la formation de trouble, tandis qu'au moins une étude a montré que les malts à teneur plus faible en protéines donnent des bières avec une meilleure stabilité colloïdale.

Teneur en polyphénol

Plusieurs études montrent que les polyphénols présents dans le malt affectent la stabilité colloïdale plus que ceux présents dans le houblon. Un groupe a développé une orge (ANT-13), qui contient peu de polyphénols et a révélé que cela a abouti à une bière à haute stabilité colloïdale.

 

Processus de maltage

L'eau utilisée dans le trempage et la germination du malt peut avoir un effet indirect sur la stabilité colloïdale de la bière. Il n'existe cependant pas de consensus sur la composition appropriée de l'eau à utiliser pour le trempage, bien que l'utilisation de l'eau alcaline semble être bénéfique. De même, il n'existe pas de consensus non plus sur les impacts des différentes températures de touraillage sur la stabilité colloïdale ultérieure.

Concassage du malt

Une étude a montré que malts finement broyés donnent des bières moins stables que ceux de malts concassés grossièrement et que l'instabilité colloïdale augmente avec la durée de germination du malt. Il n'a pas pu être montré ensuite qu'un concassage humide puisse produire des différences de stabilité colloïdale par rapport au concassage à sec.


Additifs

Tous les ajouts de maïs, de riz, de sorgho, de manioc (manioc, tapioca, mandioca, yucca), amidon de blé, triticale ou orge non malté en tant qu'additifs n'ont eu aucun effet notable sur la stabilité colloïdale de la bière.

Le blé malté donne une bière moins stable que les bières tout malt (d'orge), et présentent en particulier plus de trouble à froid.

Les sirops d'amidon ont été utilisés pour améliorer la stabilité colloïdale : pour obtenir cette amélioration le sirop est fermenté séparément puis ajouté ensuite au volume principal de bière après  fermentation.

L'eau (utilisée pendant le brassage)

Une vaste étude sur les effets des principaux sels minéraux (chlorure de calcium, sulfate de calcium, nitrate de calcium, chlorure de magnésium, sulfate de magnésium, chlorure de sodium, sulfate de sodium, nitrate de sodium) sur la stabilité colloïdale a montré qu'à l'exception du chlorure de calcium et du sulfate de calcium, la stabilité colloïdale a tendance à diminuer avec l'augmentation de la concentration en sels.

La composition minérale de l' eau influe sur la stabilité colloïdale par les effets des sels minéraux sur les phosphates du malt.

Les phosphates présents dans le malt maintiennent le pH de la maische à une certaine valeur, un processus connu sous le nom de tampon. Les minéraux peuvent affecter cette capacité tampon des phosphates, soit en les précipitant (par exemple en les expulsant de la solution, et donc en les éliminant) ou en modifiant le pH à tel point qu'ils surpassent la capacité tampon des phosphates. Dans une étude sur les effets de la composition minérale de l'eau sur les phosphates du malt, un groupe a montré que :

  • Un brassage avec moins d'ajouts de minéraux (ni dureté, ni alcalinité) donne des bières avec les plus basses stabilités colloïdales.
  • Les sels acidifiants (CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4) ont un effet bénéfique sur la stabilité colloïdale,
  • La stabilité colloïdale augmente avec une dureté de l'eau corrigée avec CaCl2,
  • On ne doit pas brasser avec de l'eau déminéralisée ni ajouter en excès de sels minéraux.

CaCl2 et CaSO4 abaissent le pH de la maische. Le calcium va précipiter l'oxalate et les protéines responsables du trouble.

Le chlorure de calcium ou le sulfate dans l'eau de rinçage abaisse le pH, l' extraction de substances provoquant le trouble étant réduite par un faible pH.

Les niveaux de fer supérieurs à 1 mg/l provoquent des troubles colloïdaux irréversibles. Le fer introduit dans l'eau de brassage étant cependant en grande partie éliminé en phase de brassage et d'ébullition .

Des niveaux de cuivre supérieurs à 1 mg/l catalysent l'auto-oxydation de polyphénols et provoquent également des troubles colloïdaux irréversibles. Une teneur en cuivre supérieure à 0,1 mg/l peut donc avoir des effets nuisibles sur la stabilité colloïdale. Le cuivre dans l'eau de brassage se comporte comme le fer et est largement éliminé pendant l'empâtage et l'ébullition.

 

Les houblons

Une corrélation entre la teneur en anthocyanogène des houblons et le trouble conséquent dans la bière a été identifiée. Un « indice de trouble » a été défini pour les houblons correspondant au ratio entre polyphénols et teneur en alpha-acides. Cela va de 0,15 à 1,71 parmi les 32 variétés de houblon mesurées. Les houblons (ou produits du houblon) avec un indice inférieur à 0,4 ont montré une bonne stabilité colloïdale. Une étude a observé une amélioration de la stabilité colloïdale de la bière résultant de d'une teneur supérieure en acide alpha des houblons.

Une étude a démontré clairement que le stockage du houblon à des températures élevées a entraîné des bières présentant une mauvaise stabilité colloïdale. La même étude a également montré que le stockage du houblon sous vide ont produit des bières avec un plus grand degré de stabilité colloïdale.

Un certain nombre d'études sur les effets des extraits de houblon comparés aux houblons entiers sur la stabilité colloïdale n'ont abouti à aucunes conclusions communes dans ce sens. Certaines études montrent que les extraits de houblon améliorent la stabilité colloïdale tandis que d'autres ne révèlent aucun effet. La seule conclusion sans équivoque a été que les bières provenant de moûts amérisés aux extraits de houblon préparés avec du dioxyde de carbone liquide ont un degré élevé de stabilité colloïdale, une conclusion attribuée à l'absence totale de tanins dans l'extrait.

L'infusion de houblons dans de l'eau chaude, comme dans un thé de houblon pour un houblonnage à cru, conduit à l'extraction des polyphénols dans l'eau chaude. Cela peut avoir un effet négatif sur la stabilité colloïdale. Cela n'arrive pas par contre lorsque le houblonnage a cru est réalisé avec des cônes de houblons ou des pellets.

 

Le brassage

La stabilité colloïdale est affectée par les facteurs suivants : la durée, la température, la densité du moût, le pH, l'oxygène dissous.

Conditions de brassage

Un faible pH de maische favorise une meilleure stabilité colloïdale.

30 minutes à 50 °C et un pH de 5.2 à 5.3 favorise l'action des phytases et cellulases. Une acidification de maische supplémentaire (avec de l'acide lactique) jusqu'à un pH de 4,9 supprime les bêta-globulines.

Un empâtage à 60°C (au lieu de 50°C ) diminue l'activité protéolytique de la maische et une diminue la stabilité colloïdale.

D'autres études montrent qu'un empâtage à 50°C conduit à une meilleure stabilité colloïdale de la bière que celles produites avec un empâtage à 40 ou à 60°C. Il a été observé qu'il y avait une augmentation de la stabilité colloïdale avec des augmentations de la durée du palier à 50°C. Une étude a comparé des brassages à 62.8°C, 65.6°C et 68.3°C et a constaté que les deux températures les plus basses ont donné des bières avec plus de deux fois plus stables que celui avec une température plus élevée.

Les bières brassées en l'absence complète d'air n'étaient pas claires après fermentation, présentant une opacité colloïdale laiteuse qui n'a pas décanté. Les bières de brassins normalement oxygénés se sont bien clarifiées et celles fortement oxygénées se sont très bien clarifiées et rapidement. Deux mécanismes opposés affectent la formation de trouble dans la bière quand celles-ci sont préparées en présence d'oxygène. La quantité de protéines de haut poids moléculaire est augmentée de sorte que la bière devient plus difficile à stabiliser. A l'opposé, la quantité de proanthocyanidines est nettement diminuée.

 

Méthodes de brassage

Des études ont montré qu'une double décoction a donné une meilleure stabilité colloïdale qu'une simple décoction et que les plus faibles stabilités colloïdales ont été relevées dans les brassages par infusion. Avec les malts pour "ale" et "lager" bien modifiés, les modifications de conditions de brassage ont eu peu d'effet.

Les bières issues de moûts bouillis sans les enveloppes avaient une plus grande résistance à la formation de trouble à froid que ceux des moûts dont les enveloppes ont été bouillies.

(Ndt: le moût peut être bouilli avec les enveloppes du grain pendant les phases de décoction).

Dans une autre étude , il a été constaté que les bières très stables ont été produites à partir de farine de malt (sans les enveloppes) lorsque houblonnées avec des extraits de résine pure, et les bières instables produites lorsque les enveloppes ou moutures grossières étaient utilisées. De grandes stabilités colloïdales ont également été relevées dans les bières issues de moûts de densités plus élevées.

Le formaldéhyde a été utilisé dans le moût pour supprimer les anthocyanogènes (proanthocyanidines). Un ajout de 1000 ppm (comparé au malt) de formaldéhyde réduit les anthocyanogènes de 84,8 %, multipliant par 5 la stabilité colloïdale. Le formaldéhyde résiduel était inférieur à 0,2 ppm après l'utilisation de 350 ppm pendant le brassage.

 

Rinçage et filtration

On a remarqué une augmentation du trouble à froid lorsque le jus issu du rinçage étaient remis dans le moût (recirculé ?).

Une comparaison des températures de rinçage entre 60, 70, 75 et 80°C a montré que les températures les plus élevées ont donné la stabilité colloïdale la plus faible.

Une augmentation de la durée de rinçage a donné également une stabilité colloïdale inférieure.

L'acidification de l'eau de rinçage avec de l'acide lactique a produit la bière avec la plus grande stabilité colloïdale.

 

Ebullition et refroidissement

Ebullition

L'effet de l'ébullition du moût non houblonné pendant 15 à 120 minutes a été examiné avec attention. Le trouble à froid formé dans la bière finale a bien diminué avec l'augmentation de la durée de l' ébullition, mais par contre le niveau de trouble permanent a augmenté avec le temps d'ébullition. Dans une étude similaire de moût houblonné il a été constaté que le trouble à froid augmente avec le temps d'ébullition du moût jusqu'à 60 minutes, puis a diminué. Le trouble permanent cette fois n'a pas été affecté. Une autre étude a également montré des augmentations de la stabilité colloïdale avec des temps d'ébullition allant jusqu'à 2 heures.

De plus grandes stabilités colloïdales ont été observées avec une forte ébullition à 100°C occasionnant l'élimination des substances volatiles bien que les effets n'étaient pas énormes. La non-élimination des substances volatiles a par contre diminué la stabilité colloïdale. L'addition de kieselguhr (terre de diatomées), de nylon, ou de bentonite pendant l'ébullition a été efficace pour améliorer la stabilité colloïdale, avec pour les deux derniers une efficacité particulièrement remarquable. L'addition de charbon actif à l'ébullition n'a eu aucun effet.

La mousse d'Irlande (Irish Moss ;-) ) ajoutée à raison de 4 à 8g/hl (hl = hectolitre = 100 litres) est également très efficace pour améliorer la stabilité colloïdale.

Refroidissement

La vitesse de refroidissement du moût chaud jusqu'au températures d'ensemencement a un effet profond sur la quantité de cassure à froid (précipité de protéines) ainsi formée. La capacité à refroidir rapidement est un critère majeur de différenciation entre brasseurs amateurs et brasseurs professionnels. Une étude rapporte des résultats clairs selon lesquels la meilleure formation de cassure à froid a été obtenue par refroidissement du moût de 60°C à 21°C en 3 secondes ou moins. Une seconde étude affirme qu'il est nécessaire de refroidir lentement sur ​​la plage de 49°C à 26°C pour atteindre une formation maximale de cassure à froid et recommande un temps de refroidissement optimal de 30 secondes. Ce que l'on peut clairement en conclure c'est que les brasseurs amateurs sont clairement désavantagés concernant le refroidissement de leur moût par rapport aux brasseurs commerciaux.

Plusieurs études montrent que le moût froid filtré à travers du kieselguhr froid donne des bières très stables. En général cependant, les études montrent que les matières premières et les conditions de brassage sont beaucoup plus importantes pour la stabilité colloïdale de la bière que le niveau d'élimination de cassure à froid.

Fermentation

La fermentation a un effet significatif sur la stabilité colloïdale bien qu'une relation directe avec la bière finie n'est pas si facile à établir. Le type de levure, la température, la forme de la cuve de fermentation et la durée de fermentation jouent tous des rôles importants.

Pourtant, lors d'une grande étude, un fermenteur cylindro-conique vertical de 10.000 hl  a été comparé à des fermenteurs classiques. Résultat : le fermenteur cylindro-conique a donné une stabilité colloïdale uniformément meilleure.

Pendant la fermentation, il se produit une perte de proanthocyanidines due à son absorption par la levure. La levure semble agir en tant que protéine insoluble et dispersée. Elles absorbent des tanins en plus grande quantité dans les moûts avec des teneurs élevées (en tanins). La température de fermentation et la concentration de la levure n'a pas d'incidence sur ce phénomène.

La température de fermentation peut influer sur la stabilité colloïdale de la bière : plusieurs études montrent que les bières de fermentation à des température plus élevées sont plus stables que celles fermentées à basse température. La souche de levure peut affecter également la stabilité colloïdale, en général les levures plus floculantes produisent des bières moins stables que des levures moins floculantes. Le taux d'ensemencement a également un effet, l'augmentation de ce taux tendant à améliorer la stabilité colloïdale .

Une durée de garde à froid (ou lagering) accrue donne des résultats saisissants en terme d'amélioration de la stabilité colloïdale. Une étude a recommandé que les bières soient conservées à des températures comprises entre -1 et -1,5°C pour assurer une bonne stabilité colloïdale. Il ya bien sûr un risque de gel de la bière de sorte qu'il est relativement utile de connaître le point congelation de la bière. Ceci peut-être calculé par la formule suivante :

°C = - [( 0,42 x A) + ( 0,04 x E) + 0,2 ]

où A est le pourcentage en poids d'alcool (g/100 g) (soit ABW Alcool By Weight) et E est la densité initiale du moût en degrés Plato.

En général les températures de garde élevées donnent une moins bonne stabilité colloïdale.

 

Traitement post-fermentation

L'utilisation de divers additifs pour stabiliser la bière est une pratique courante dans la plupart des grandes brasseries échelle industrielle. Les additifs doivent être éliminés de la bière après utilisation pour se conformer aux diverses exigences des organismes de réglementation, la méthode habituelle pour cette récupération est bien sûr le recours à la filtration. Tous ces additifs ne sont pas légaux dans tous les pays - vérifiez vos lois locales. Les bières sont souvent traitées en post-fermentation parce que les substances capables de donner naissance au trouble à froid sont formées pendant cette fermentation, pourtant, le moût ainsi traité peut encore produire une bière qui va développer quelque trouble.

Le charbon actif est relativement peu utilisé pour stabiliser la bière. A des concentrations élevées (50 à 200 g/hl), on peut pourtant augmenter de manière significative la stabilité colloïdale.

Des copeaux de hêtre (10 à 15 cm de long et environ 3 cm d'épaisseur) ont été utilisés pour accélérer la clarification de la bière. Ces copeaux vont accélérer la clarification d'une bière convenable mais hélas pas améliorer le comportement d'une bière qui aura régulièrement tendance à être trouble.

Les bentonites [ ( Si4O10 ) ( Al ( OH ) 2 ) . NH2O ] ont longtemps été utilisées pour stabiliser la bière. Les bentonites sont capables d' absorber 5 à 6 fois leur poids d'eau par conséquent la perte en volume de bière n'est pas négligeable lorsque les bentonites sont utilisées. Une étude montre une perte de 3 % avec des bentonites alcalines et de 1 % des bentonites de calcium. Une diminution significative de trouble à froid est observée lorsque la bière est traitée avec de la bentonite au taux de 100g/hl. Dans les essais en laboratoire le temps optimal de contact de la bentonite avec la bière est de 1 à 3 heures. A l'échelle industrielle, cette proportion atteint 1 à 3 jours avant la filtration finale.

Les gels de silice de formule H2Si2O5 sont utilisés sous forme de poudres sèches qui ont un pouvoir absorbant élevé. Ces gels absorbent les protéines de haut poids moléculaire, mais les quantités observées de protéines absorbées ont été d'environ 50 % de moins que celles absorbées par la bentonite. Des concentrations de 50 à 100 g/hl vont aider à stabiliser la bière.

Un temps de contact avec de la bière de seulement 5 minutes est suffisant pour stabiliser la bière, mais dans la pratique, les gels de silice sont ajoutés 24 heures avant la filtration finale.

Les résines de polyamide insolubles peuvent être utilisées pour absorber spécifiquement les anthocyanogènes de bière. Le traitement de la bière avec des polyamides en quantité variables de 1 à 20 g/l donne une bonne stabilité colloïdale. Un temps de contact avec la bière de 24 heures est optimal, cependant l'inconvénient majeur de l'utilisation de certaines résines de polyamide est qu'ils peuvent être difficiles à éliminer ensuite de la bière .

Le polyvinylpyrrolidone (PVP) peut-être aussi utilisé pour améliorer la stabilité colloïdale de la bière. Le PVP est un polymère synthétique à haut poids moléculaire qui est soluble dans l'eau. Sous formes insolubles ce PVP (par exemple Polyclar AT) précipite les tanins en plus grande quantité que sous formes solubles. L'utilisation de Polyclar AT à 12 g/hl permet d'éliminer 91 à 93 % de proanthocyanidines. L'efficacité du Polyclar diminue avec l'augmentation des quantités de levures.

Les acides taniques peuvent être ajoutés à la bière pour la stabiliser. Ces tanins sont extraits de noix de galle connus comme gallotanins, tanins galliques ou pyrogalliques, ou acide tannique. Les gallotannins provoquent la précipitation des substances azotées complexes de la bière. A noter que l'oxygène doit être soigneusement exclu lors de l'utilisation de ces composés pour éviter l'oxydation. Si la bière est laissée en contact avec les gallotanins pendant trop longtemps la stabilité colloïdale diminue, par conséquent il est nécessaire de filtrer la bière environ 24 heures après l'addition de ces acides.

La caséine, une phosphoprotéine isolée à partir de lait, peut être utilisée comme un agent de stabilisation. À raison de 200 mg/l, la caséine peut améliorer la stabilité colloïdale de la bière. Un temps de contact minimum de 24 heures est alors nécessaire.

Avant l'introduction de filtres, les seuls produits utilisés pour clarifier les bières ont été les agents de collage. Généralement, on parle de colle de poisson, un extrait de la vessie natatoire de certains poissons. L'élément actif en est le collagène qui coagule dans la bière sous l'influence de l'alcool, de l'acidité, des tanins, etc... pour former un coagulum qui précipite et entraîne donc la levure par conséquent clarifie la bière. Le collagène est facilement converti en un deuxième agent de collage : la gélatine. La gélatine est une protéine amorphe qui se dissout dans l'eau chaude pour former un "sol mobile" ou solution colloïdale. La température de la solution de gélatine lors de l'ajout doit être de 60 à 65°C. Les taux d'addition normales sont de 1 à 4 g/hl.

Les enzymes protéolytiques, des enzymes qui décomposent les protéines, ont été utilisées pour améliorer la stabilité colloïdale de la bière. L'enzyme la plus largement utilisée est la papaïne. Beaucoup de recherches ont été effectuées sur l'utilisation d' enzymes immobilisées sur des supports tels que le collagène, mais cette méthode n'a pas été si largement adoptée. Les enzymes protéolytiques solubles sont couramment utilisées en association avec d'autres agents de stabilisation tels que le PVP ou des gels de silice et ce, avant la filtration finale.

Divers anti-oxydants ont été utilisés enfin pour soit éliminer l'oxygène de la bière ou annuler ses effets. L'acide ascorbique (vitamine C ) à 1,5 g/hl permet de réduire le trouble dû à l'oxydation et a un effet similaire à celui d'une nette réduction de l'oxygène dissous. Les agents clarifiants contenant du souffre peuvent aussi réduire le trouble à froid. L'hydrosulfite de sodium a un effet sur ce trouble à froid lorsqu'il est utilisé à 20 ppm. Le métabisulfite de sodium et l'acide ascorbique (10 à 20 ppm chacun) ont une action synergique dans la protection de l'activité de la papaïne dans la bière pendant et après la pasteurisation.

 

Embouteillage

Il est clair que l'oxygène a un effet sur la stabilité de la bière : plus la quantité d'oxygène est grande, moins stable est la bière. Des soins particuliers doivent donc être portés afin de ne pas introduire de l'oxygène lors de la mise en bouteille. Aux Etats-Unis, l'espace vide dans le goulot des bouteilles est passé de 9,2 ml par bouteille de 12 oz(355 ml) en 1935 à 0,4 ml par bouteille en 1956. Cela a amélioré grandement la stabilité colloïdale de la bière, la différence étant attribuable uniquement à la présence d'oxygène.

Cette observation a depuis été reprise dans plusieurs études sur le sujet. Dans une vaste étude des bières britanniques l'importance de la présence d'air dans le goulot des bouteilles a été souligné. L'espace optimum était inférieur à 1% du volume de la bière. Une conclusion similaire a été présentée dans une étude de 63 bières allemandes.

La température de la bière lors de la mise en bouteille n'a pas d'incidence sur la stabilité colloïdale, mais la température de garde après la mise en bouteille est importante. En général les températures de garde les plus élevées ont conduit aux stabilités les plus faibles.

Applications au brassage amateur

Après avoir fait la traversée de toute cette description technique, vous devez vous demander, en tant que brasseur amateur, ce que vous pouvez faire pour débarrasser votre bière du trouble. De toute évidence certains des traitements mentionnés ci-dessus sont adaptés uniquement au brassage industriel à grande échelle, mais il y a toutefois quelques améliorations que vous pouvez faire. (Ndt: avec un escabeau par exemple).


Si vous suivez la liste ci-dessous, vous devriez être en mesure de produire des bières parfaitement claires qui sauront rester stables, pour le peu de temps nécessaire dont vous aurez besoin pour les boire.

Qualité des ingrédients

Utilisez les meilleurs ingrédients possibles. Ne pas utiliser le malt qui a été stocké pendant trop longtemps, si il est déjà ramolli, cela se traduira par du trouble. Essayez d'utiliser les malts les plus frais possible. Il est également préférable de concasser votre propre malt juste avant de brasser. Utilisez également du houblon frais, de préférence ceux qui ont été emballés sous-vide et entreposés à l'abri de la lumière en dessous de 0°C.

Récupérez une analyse de votre eau

Si votre eau a des niveaux élevés de dureté temporaire (carbonates supérieure à 20 ppm), alors elle aura une incidence sur le pH de votre maische. Faire bouillir l'eau pendant 15 à 30 minutes permettra d'en réduire la dureté, mais assurez-vous que le niveau de calcium dans l'eau est suffisant pour précipiter les carbonates. Dans le cas contraire, ajouter du sulfate de calcium ou du chlorure de calcium à l'eau avant de la porter à ébullition. Ne pas ajouter de sels de magnésium, ils auront tout simplement pour effet de solubiliser les carbonates. Si vous voulez ajouter du magnésium ajoutez le après avoir précipité les carbonates seulement.

Attention: le sulfate de calcium peut accentuer la saveur du houblon, si ce n'est pas l'effet désiré il serait préférable d'utiliser du chlorure de calcium en remplacement.

Contrôlez le pH de votre maische

Visez un pH de 5,3 pas plus. Vous pouvez modifier le pH de votre maische par addition d'acide lactique à l'eau d'infusion par exemple. Rappelez-vous que c'est le pH de la maische qui compte, pas le pH de l'eau avant qu'elle ne soit ajoutée.

Palier protéinique

Il s'agit d'un domaine controversé. Les malts Pils sous-modifiés devraient certainement subir un palier protéinique, les malts de type Ale par contre, mieux modifiés, ne devraient pas en avoir besoin, mais si tout le reste échoue vous pouvez tout de même essayer pour voir si vos résultats s'améliorent. Avec une bière brassée à partir de malt moins bien modifiés un palier de 30 minutes à 50°C est recommandé. Pour un malt bien modifié certaines sommités recommandent un palier à 40°C pendant 30 minutes suivi d'une montée directe aux températures de brassage (saccharification), excluant spécifiquement de rester plus longtemps dans la plage 45-55°C quelle qu'en soit la durée.

Rincez prudemment

Ne pas rincer jusqu'à densité trop basse. Si vous soutirez au-dessous de 1010 à 1008, alors vous courez le risque d'extraire des tanins qui donneront à la bière une saveur astringente et qui risque également d'augmenter le risque de trouble. Ne rincez pas avec une eau à une température trop élevée. 70 à 75°C est parfait, 80°C par contre sera trop élevé.

Vérifiez le pH des écoulements pendant le rinçage : s'il commence à s'élever au-dessus de 5,5 arrêtez de rincer. L'ajout d'acide lactique à l'eau de rinçage peut réduire le pH des écoulements, ce qui vous permettra de rincer plus longtemps.

Irish Moss

Utilisez l'Irish Moss en ébullition. Beaucoup de brasseurs amateurs omettent de l'utiliser parce qu'ils ne voient aucune différence, mais dans de nombreux cas, c'est parce qu'ils en utilisent trop peu. Dr Fix a montré que la diminution des proportions comparées au niveau commercial n'est pas linéaire. Les recommandations varient, mais environ 5g pour un brassin de 19 litres devraient donner de bons résultats. N'oubliez pas de le réhydrater avant utilisation !

Faites une bonne grosse ébullition

Assurez-vous de faire une bonne ébullition bien bouillonnante pendant au moins 1 heure. Ne pas faire bouillir pendant plus de 2 heures sauf à courir le risque de redissoudre la cassure à chaud. Laissez la bière à reposer pendant 15 minutes après ébullition pour permettre à la cassure à chaud de sédimenter tranquillement (Ndt: tout en se précipitant... hâte toi lentement) avec les houblons.

Refroidir rapidement

Les brasseurs amateurs ne peuvent vraisemblablement pas atteindre les vitesses de refroidissement obtenus par les brasseurs industriels, mais ils peuvent encore améliorer leur bière en refroidissement le plus rapidement possible pour obtenir le maximum de formation de cassure à froid.

Mettre en bouteille avec précaution

Lors de l'embouteillage évitez l'oxydation et essayez d'avoir un espace vide dans le goulot de moins de 1% du volume de la bière.

Attention tout de même - un débordement peut conduire à l'explosion des bouteilles !

Une fois la carbonatation terminée, conservez votre bière dans un endroit frais (même) si elle ne risque pas d'être bue trop rapidement.

 

Références

  • The Colloidal Stability of Beer by M. Moll in Brewing Science volume 3. Ed. J.R.A. Pollock.
    Published by Academic Press, London 1987. ISBN 0-12-561003-0. pp 2-329.
  • Malting and Brewing Science Volume 2: Hopped Wort and Beer by J.S. Hough, D.E. Briggs, R. Stevens, T.W. Young.
    Published by Chapman and Hall, London. Second edition 1982. ISBN 0-412-16590-2.
  • Brewing by M.J. Lewis and T.W. Young.
    Published by Chapman and Hall, London. 1995. ISBN 0-412-26420-X. pp211-218.
  • Ndt: Ce document est une traduction issue du remarquable article de Gillian Grafton et disponible en version originale ici :
    http://www.craftbrewing.org.uk/index.php/beerhazes