Dossier Pasteurisation de la bière- Partie 1

 

La pasteurisation est une opération qui assure la stabilité biologique d’un produit alimentaire sans avoir nécessairement détruit tous les germes qu’il contient, mais tous les pathogènes doivent avoir disparu.. Quand la pasteurisation est mise en œuvre thermiquement, elle s’effectue à une température inférieure à 100 0C, en pasteurisation de bière (voisine de 60 °C ou 75 °C selon les techniques utilisées). La stérilisation s’effectue à une température supérieure à 100°C et doit détruire tout les germes.

Il existe aujourd’hui un grand nombre de moyens pour assurer la stabilité biologique de la bière, mais les techniques utilisant un effet thermique restent privilégiées. On citera pour mémoire parmi les autres techniques sans effet thermique.

 

1 - la Stabilisation par antiferments et antiseptiques ou pasteurisation à froid (parfois utilisés en brasserie)

 

Cette stabilisation biologique des liquides alimentaires se fait en introduisant dans le milieu, des agents de conservation autorisés par le législateur, qui est très restrictif vis-à-vis de ce mode de conservation. Cette pratique ne peut être appliquée qu'à des produits déjà obtenus dans des conditions d'hygiène rigoureuse, c'est-à-dire à laquelle ils apportent une sécurité supplémentaire.

D'autre part, on doit se méfier, comme c'est d'ailleurs le cas dans le domaine du nettoyage et de la désinfection, de l'apparition de souches de micro-organismes devenues résistantes à l'antiferment utilisé.

Les principaux agents de cette pasteurisation à froid sont :
  - l'acide benzoïque, autorisé en France dans certains liquides, comme les toniques. Cet acide est d'autant plus actif que le produit est à un pH bas ;
  - l'acide sorbique, sous forme de sorbate de potassium, utilisable à des doses de 0,025 à 0,1 % ;
  - le pyrocarbonate d'éthyle. Ajouté aux boissons, il se décompose en alcool et en CO2 et la boisson ne doit pas être consommée avant la décomposition complète de cet agent, qui a la réputation de provoquer des réactions allergiques. L'utilisation de 6 à 10 g/hl, il n'est pas autorisé en France.

Tous ces produits, qui peuvent entrer dans la fabrication de liquides alimentaires, sont soumis au principe de la réglementation positive de notre législation qui précise que tout produit n'étant pas expressément autorisé est interdit. Ce qui signifie qu'un produit qui aura été autorisé pour une boisson à la pomme ne l'est pas pour une autre boisson pour laquelle il devra faire l'objet d'une autre demande spécifique d'autorisation.

 

2 - Appel aux phénomènes nécessitant une source électrique

 

On va les classer en deux grands groupes :

- les techniques n'intervenant pas par un effet thermique ;
- celles dont la production de chaleur reste la manifestation principale.

Dans la première catégorie, on trouvera :

 - les techniques membranaires pour lesquelles l'électricité intervient lors du transfert des fluides à travers des médias filtrants ;
 - l'ionisation ;
 - le rayonnement ultraviolet ;
 - les hautes pressions ;
 - les champs électriques pulsés ;
 - la lumière pulsée.

Ces deux derniers procédés sont ceux introduits le plus récemment dans le domaine de la stabilisation des liquides alimentaires.

 

Champs électriques pulsés

Ils sont une application directement empruntée au radar et leur domaine d'intervention est celui de la stabilisation non thermique des aliments liquides thermo-sensibles.

Leur action se situe au niveau des parois membranaires des cellules sur lesquelles ils font apparaître des pores permettant au liquide cellulaire de se répandre à l'extérieur. Cela les rend intéressants également dans des applications d'extraction de jus.

 

Lumière pulsée

Elle a été utilisée pour traiter et désinfecter des interfaces délimitant deux enceintes stériles indépendantes l'une de l'autre, que l'on rapproche et assemble pour faire pénétrer le contenu stérile de l'une dans l'autre par l'intermédiaire de « portes » spéciales situées sur ces interfaces (procédé « La Calhène »).

 

Autres procédés à effet thermique

Dans la seconde catégorie des procédés mettant en jeu un effet thermique, on rencontrera :

- des applications des micro-ondes ;
- des hautes fréquences ;
- de l'induction ;
- du rayonnement infrarouge ;
- de l'effet Joule obtenu avec, soit un tube à passage de courant, pour lequel le courant électrique passe dans le tube qui véhicule le produit, soit le chauffage ohmique, pour lequel le courant passe à travers le produit à traiter.

 

La bière est une boisson très  facile a stabiliser comparée aux  autres boissons comme par exemple ; les jus de fruits ou le lait car sa stabilisation thermique  voire sa stérilisation  pourront se faire a une température voisine de 60°C avec un temps d’application de quelques 20 minutes ou a 72 °C pendant 21 secondes   pourvu que elle ai été efficacement filtrée et débarrassée des levures qui ont assuré sa fermentation et sa garde. (La contamination initiale de la bière joue un rôle important lors de sa pasteurisation). De plus, la bière  ne nécessite pas de stabilisation  enzymatique comme l’exigent les jus de fruits  et cela autorise son traitement  par une simple filtration stérilisante finale sur cartons filtrant ou sur membranes  d’ultra filtration.

Le traitement sur cartons filtrants stérilisant a été longtemps pratiqué pour la bière destinée au tirage pression. Cette technique qui  pratique une filtration en profondeur, rejoint les contraintes du soutirage aseptique et demande une rigueur absolue dans  la conduite de la filtration, le moindre à-coup de pression  peut provoquer un relargage des organismes retenus pendant l’opération et anéantir l’effet recherché. De plus on constate tout au moins au début de la mise en place de cartons neufs d’une dégradation non négligeable de la qualité de la mousse de la bière et cela jusqu'à  ce que une certaine quantité de produit a été filtré.  Aujourd’hui la filtration membranaire tangentielle ou tamisant  offre plus de sécurité. 

 

La pasteurisation thermique de la bière est pratiquée de deux façons différentes qui sont la flash pasteurisation et la pasteurisation tunnel.

 

1 -  La flash pasteurisation, ou pasteurisation pompable,

Elle fait circuler le produit à traiter dans un échangeur de température dans lequel on distinguera plusieurs zones : une zone de récupération thermique, une zone de pasteurisation proprement dite et une zone de refroidissement final. Dans la zone de pasteurisation, pour une bière normale, le produit est porté à 72”C pendant 21 secondes (process A.P.V.), Industriellement les temps d’application de la température de pasteurisation la plus haute varient de 20 à 30 secondes. Dans cette zone, la pression sera maintenue à environ 8-10 bars pour assurer le respect de la carbonatation à cette température. Avec ce système, un soutirage ultra propre, sinon aseptique, devra être mis en œuvre lors du transfert de la bière pasteurisée dans le récipient final puis bouchée Ce récipient et le bouchon auront été traité au préalable (rinçage, lavage, mise sou atmosphère contrôlée) avant le remplissage et le bouchage. Voir aussi le Système de Flash Pasteurisation Actemium.

 

2 - La pasteurisation tunnel

Elle fait circuler la bouteille ou la boîte de bière remplie et bouchée dans un tunnel, où des arrosages vont amener progressivement le produit et son emballage à une température voisine de 60 – 62 0C pendant 15 à 20 minutes. Puis, aura lieu un refroidissement progressif lui aussi. La montée et la descente progressive de la température dans l’appareil ont pour objet de limiter le choc thermique sur le verre. En sortie d’appareil, la bière doit avoir une température de 300C maximum pour éviter la prise de faux goûts, notamment le goût de carton, du au trans ­2-nonénal. La pasteurisation tunnel réalise également des récupérations thermiques entre les différentes zones. Aujourd’hui les pasteurisateurs tunnel peuvent fonctionner à U.P constant.  (Voir UP) Dans les deux cas, le bouchage sur mousse est impératif.

 

Pasteurisation : Aspect Théorique – Définitions - Normes

 

Cinétique de la destruction thermique des microorganismes

 

La courbe de destruction thermique des micro-organismes a une allure logarithmique, c'est-à-dire que pour une population de microorganismes donnée et une température létale constante, à chaque unité de temps on va détruire le même pourcentage de micro-organismes. Cette courbe tracée en coordonnées logarithmiques est une droite

 On remarque immédiatement que quelque soit la durée du traitement à la température considérée et aussi longue soit elle on n’obtiendra jamais l’extinction totale de la population initiale. La stérilisation absolue n’existe pas, mais on pourra atteindre des valeurs aussi faibles que l’on veut de la population restante. Ainsi par exemple si l’on veut qu’il ne reste après traitement thermique que 0,0001 germe vivant/l, cela signifiera qu’après le traitement il restera 1 germe vivant pour 10 000 litres, et si le produit est conditionné en emballage de 1 litre il y aura une bouteille sur 10 000 dans laquelle  il restera un germe vivant. Et on constate  donc, que plus l’emballage est important (cas des citernes et des fûts de bière d’un volume supérieur a 50 litres par exemple) plus le risque d’y rencontrer après traitement des survivants est important. De plus on remarque que la teneur en germes survivants après traitement dépend de la contamination initiale, à ce titre on peut penser que l’élévation du nombre de contaminants augmente la chance de voir être privilégié les germes ayant un caractère de résistance thermique plus important parmi la population contaminante.

 

Durée de réduction = DRD

La durée de réduction décimale (DRD) est la durée de traitement à température constante et définie qui réduit une population de micro-organisme au 1/10ede sa valeur. On estime qu’un traitement thermique satisfaisant doit représenter au moins 8DRD

 

Vitesse de destruction biologique = VDB

La vitesse de destruction biologique représente le pourcentage de micro-organismes détruits par unité de temps. Cette VDB est proportionnelle à l’inverse de la DRD.

 

Facteur Température « z »

Le facteur température « z » est l’écart de température pour lequel on observe une réduction de 90% de la DRD et donc une VDB multipliée par 10 (fig3). Z est souvent compris entre 7°C  (cas de la bière) et 15°C.

 

Les unités de traitement thermique

Pour la bière, depuis les travaux de Del Vecchio,  la température de référence est prise a 60°C et on définit ainsi une unité de Pasteurisation UP = une minute de traitement thermique à 60°C. Dans le cas de la bière le nombre « z » est égal à 7. L’effet de pasteurisation est le produit de la vitesse de destruction biologique à une température donnée par le temps de maintien en minutes à cette température.

 

UP = VDB à 60°C x 1 minute

(Voir tableau ci après relatif aux  unité de pasteurisation)

à 60°C la létalité est obtenue en 5,6 minute pour une VDB = 1 -
à 53°C la létalité est obtenue pour le même nombre d’UP en 56 minute d’ou VDB à 53°C = 0,1
à 67°C la VDB pour la même létalité sera égale à 10 et atteinte en 0,56 minute.

 

Dans la pratique on dépasse largement cette valeur en prenant comme base 15 à 30 UP pour un traitement sur une bière préalablement filtrée avec moins de 100 germes contaminants par litre

En extrapolant sur les températures comprises de 60 à 66,5 degré par saut de 0,5 °C on obtient le tableau des unités de pasteurisationet la formule suivante :

                                (T-60/7)
                    UP  = t x 10                 

 Ou  t = temps d’application en minutes  et T =  Température de traitement en °C

 

 courbe destruction thermique pasteurisation

Figure 1- Courbe de destruction thermique, à température constante, d'une souche de micro-organismes dans un milieu donné.

 

courbes destruction thermique souche micro organismes

Figure 2- Représentation logarithmique des courbes de destruction thermiques d'une souche de micro-organismes dans un milieu donné à différentes températures.

 

UNITE DE PASTEURISATION - Symbole: UP.

 

Del Vecchio et Dayharch ont étudié la destruction des micro-organismes de la bière en fonction de la température. Ils ont constaté que le taux de destruction est multiplié par 10 chaque fois qu’il y a une augmentation de température de 70C. En prenant comme base l’unité de pasteurisation (= 1 U.P.) pour un temps de séjour de 1 minute à 600C, ils ont établi des valeurs de destruction biologique, c’est-à-dire les U.P. acquises pendant une minute de maintien de la température. Ainsi les UP/minute de traitement sont à:

 

  530C=0,l  600C=l 670C=l0 
  550C=0,19 620C=1,9 690C=19
  650C=5,25  720C=52 790C=590

 

Ainsi, un maintien à 720C pendant 21 secondes correspond à un traitement de 18,2 U.P., ce que l’on admet comme traitement efficace pour une bière filtrée sur kieselghur.

 

   oF  UP/mn  oF  UP/mn  oF  UP/mn  oF  UP/mn  oF  UP/mn
   115  .010  125  .063  135 .40  145  2.5  155  16
   116  .012  126  .076  136 .48  146  3.0  156  19
   117  .0145  127  .091  137 .57  147  3.6  157  23
   118  .0174  128  .11  138 .69  148  4.4  158  27
   119  .021  129  .13  139 .83  149  5.2  159  33
   120  .025  130  .16  140  1.0  150  6.3  160  40
   121  .030  131  .19  141  1.2  151  7.6  161  48
   122  .036  132  .23  142  1.45  152  9.0  162  57
   123  .044  133  .27  143  1.74  153  11  163  69
   124  .052  134  .33  144  2.1  154  13  164  83

 

Pasteurisation de la bière Partie 2 : Flash, Tunnel, Plaques

 

© Pierre Millet

Pierre Millet est un ancien Brasseur et Ingénieur Brassicole de 84 ans, à la retraite mais toujours très actif notamment au sein du Musée Français de la Brasserie à St Nicolas, que vous avez pu rencontrer lors de nos LABs. Il est l'un des dernières détenteurs de savoir-faire et d'histoires de brasseries des 60 dernières années. Régulièrement Pierre Millet nous fait part de ses réflexions et recherches sur les techniques et problématiques de Brasseries.

Suite au prochain episode! N'hésitez pas à laisser un commentaire à l'Auteur.

 

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