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La fermentation opère la transformation du sucre en provenance des céréales, la distillation permet quant à elle, l’extraction de cet alcool à un état pur et concentré.
La bière ou vin renferment, en même temps que les produits de la fermentation, des levures et les matières non transformées par celles-ci. Les produits de la fermentation se composent en majeure partie d’un liquide hydroalcoolique avec une richesse en alcool éthylique variant selon l’état de dilution initiale du moût. Certains produits sont en suspension dans le liquide, d’autres sont en solution.
Les matières volatiles sont les acides organiques, des homologues de l’alcool, les esters, les aldéhydes, les terpènes… On trouve également en dissolution des produits gazeux (CO2 principalement), mais également un peu d’ammoniac et d’hydrogène sulfuré, …
Par distillation simple, nous séparons d’abord les éléments du vin ou de la bière en deux groupes principaux : les matières volatiles et les matières non volatiles. Les premières se composent de l’eau, des différents alcools, esters, aldéhydes et acides volatils. Les secondes constituent les résidus de la distillation et sont appelés vinasses (liquides).
Le but de la distillation n’est pas seulement d’isoler autant que possible le produit principal de la fermentation (l’alcool éthylique) de l’eau, mais surtout de séparer les éléments volatils les uns des autres, éliminant les impuretés dites « mauvais-goûts » et conservant celles qui donnent à l’alcool son odeur et saveur agréables (l’alcool éthylique étant un exhausteur d’arômes).
La façon dont s’effectuera la séparation des volatils influe par conséquent de façon considérable la qualité de l’eau de vie obtenue
Séparation - Conditions Opératoires - Lois - Epuration - Pression de Vapeur - Energie - Colonne de Distillation
Principe de base de la distillation
Quand on évapore un mélange de deux composants, la phase vapeur est toujours plus riche du composé le plus volatil par rapport à la phase liquide
Ainsi, en effectuant une succession d’évaporations puis de condensations de cette vapeur, nous constatons une augmentation de la concentration du composé le plus volatil dans le mélange final condensé, exemple du couple alcool éthylique (C2H5OH) et eau (H2O) :
Autrement dit, à partir du mélange alcool + eau de départ (nous considérons que le mélange n’est que binaire, alors que le vin mis à distiller comporte bien d’autres constituants (plusieurs centaines), comme nous l’avons vu, nous pourrons obtenir un mélange avec la composition désirée (70 %, 86%, 92 % vol d’alcool…) ; ceci à condition de réaliser le nombre suffisant d’évaporations et de condensations nécessaires.
Séparation
La distillation consiste donc à séparer les constituants d’un mélange liquide, en soumettant ce dernier à une vaporisation partielle et en recueillant séparément les vapeurs et le résidu. Les éléments les plus volatils s’accumulent dans le liquide qui provient de la condensation des vapeurs (distillat). Les moins volatils s’accumulent quant à eux dans le liquide résiduaire (vinasse).
La température d’ébullition du mélange est toujours inférieure à celle des divers constituants pris isolément. La température d’ébullition n’est atteinte que lorsque la somme des tensions de vapeur des divers éléments est égale à la pression atmosphérique.
Les tensions de vapeur des mélanges binaires de deux liquides miscibles, eau et alcool par exemple, sont supérieures à la somme des tensions de vapeur de chaque liquide pris isolément. Ce rapport est sensiblement constant pour chaque titre alcoolique, quelle que soit la température.
La composition des vapeurs dégagées dépend uniquement de la volatilité relative de chaque constituant, quelles que soient les proportions de ceux-ci dans le mélange.
L’alcool et l’eau sont deux liquides miscibles entre eux, par contre leurs vapeurs se comportent de façon différente. En fonction de la température et de la pression, la vapeur issue du mélange de ces deux liquides aura une richesse différente en fonction des conditions de départ. Condensant ensuite cette vapeur, le liquide que nous obtenons a une constitution différente de celle de départ.
Soit par exemple un mélange liquide de 2 corps A et B, la pression totale au dessus de la solution est donnée par :
PT = PA + PB
XA est la fraction molaire du corps A, XB est la fraction molaire du corps B.
Y est la fraction de ce corps dans la phase vapeur, la volatilité est :
KA = YA/XA
Et
KB = YB/XB
Le coefficient de volatilité relative entre ces deux corps est : KA/KB
Conditions opératoires
Avec une pression constante et égale à la pression atmosphérique, nous ne pouvons agir que sur la température, seule celle-ci pourra varier. Par contre, il est toujours possible d’envisager une autre pression, généralement sous-vide afin de réduire le niveau de température.
Par contre, lors de l’ébullition du liquide, cette température dépend de la constitution du mélange des deux corps. Plus celui-ci s’appauvrira en alcool, et plus la température d’ébullition du mélange augmentera.
Cela provient du fait que la température d’ébullition (passage de l’état liquide à l’état gazeux) de l’eau et de l’alcool sont différents réciproquement, et que la température du mélange évoluera au fur et à mesure qu’il s’appauvrira en alcool.
Elle passera ainsi de 80 (environ) à 100°C.
Cette température nous indiquera comment se comporte la distillation :
- Mélange à 10 %vol bout à 93°C
- Mélange à 30 %vol bout à 86°C
- Mélange à 97,2 %vol bout à 78,1°C
Lois
Pour chaque équilibre lors de la distillation :
% alcool dans les vapeurs = Coefficient (T, P) x % alcool dans le liquide
La distillation est la somme d’une multitude d’équilibres qui vont se succéder tout au long de la distillation. Cela correspond à une distillation discontinue.
Pour une distillation en continue, chaque plateau ou étape correspondra alors à un équilibre bien particulier. Cet équilibre s’établie à :
- Température donnée
- Pression donnée
- Concentration donnée en alcool dans le liquide
- Concentration donnée dans les vapeurs
Cela vaut pour l’alcool éthylique, mais également pour tous les autres corps chimiques présents dans la bière ; généralement la famille des alcools (dont les alcools supérieurs représentant les huiles de fusel), des esters, des acides gras volatils…
Il est important de connaître la volatilité relative des non-alcools par rapport à l’éthanol. Or cette volatilité varie avec le TAV (richesse en alcool)
Le coefficient de volatilité relative est défini comme le rapport de la concentration du non alcool par rapport à l’éthanol dans la phase vapeur ; par rapport à celle dans le liquide à l’équilibre. Au cours de la distillation, en fonction de leur volatilité, ceux-ci seront classés dans le distillat ou eau de vie.
Source : Distillation techniques in the Fruit Spirits Production, Nermina Spaho
Epuration
Pour tous ces corps, le même raisonnement sera appliqué, sauf que l’ensemble des conditions opératoires (température et pression, concentrations dans la phase liquide et vapeur) seront différentes. Cela permettra en particulier de les sélectionner et de les séparer (alcools supérieurs, esters, aldéhydes …).
En distillation discontinue, nous les trouverons dans les têtes et les queues (premiers et derniers coulages). En distillation continue, ils seront extraits à certains plateaux de la colonne de distillation.
En distillation continue, le système est en équilibre massique et thermique permanent. Le mélange à traiter est introduit sur le plateau d’alimentation de la colonne vers le niveau central de la colonne (dépendant des objectifs du distillateur), avec au-dessus la zone de concentration, et en dessous la zone d’épuisement.
Les composés les plus volatils se vaporisent à partir du liquide contenu dans la colonne et atteignent alors le plateau supérieur. En montant, les vapeurs s’enrichissent en composés les plus volatils. La phase vapeur ainsi enrichie est collectée en haut de la colonne, puis condensée pour fournir le distillat léger.
La phase liquide quant à elle tombe en cascade vers le bas, s’enrichit en produits lourds et perd ses éléments légers. Plus le nombre de plateaux ou la hauteur de la colonne est important, meilleure sera la séparation avec un % vol plus élevé obtenu en tête de colonne. Le but étant de trouver un compromis entre le rendement et le coût de l’opération.
Un apport calorifique, assuré généralement avec un bouilleur situé en bas de colonne, permet d’établir un gradient de température dans la colonne. Dès que la température du liquide mis à chauffer est supérieure à la température d’équilibre, le liquide se transforme en gaz. L’alcool passe alors de la phase liquide à la phase gaz de façon permanente ; entraînant une certaine portion d’eau. Le ou les fluides à distiller sont entraînés vers le haut de la colonne, où une partie du flux est condensée.
Lorsque la température chute au niveau du refroidissement (condenseur), il y aura condensation : l’alcool et ses volatils se condensent pour passer de la phase gaz à la phase liquide ( comme de l’eau apparaît sur une vitre l’hiver). A l’équilibre, le système se fige, il y a autant d’alcool qui s’évapore que d’alcool qui se condense. Un certain pourcentage de liquide condensé doit retourner dans la colonne (appelé reflux).
Ce reflux participe aux équilibres thermodynamiques qui règnent au sein de la colonne. Plus le reflux est important, plus l’alcool est fin mais avec réduction du débit de coulage et donc augmentation de la consommation d’énergie. Ceci dépendra finalement du choix du distillateur. La structure permettant les échanges entre les flux montant et descendant est constituée de plateaux ou d’un garnissage continu formé par un matériau poreux.
De gauche à droite : Plateau à calottes, plateau à clapet, exemple de garnisage
D’éventuelles coupes sont éventuellement prélevées le long de la colonne. La composition de chacune de ces coupes résulte des paramètres de l’équilibre au niveau où la phase liquide est prélevée, en particulier de la richesse en alcool de ce milieu et de la solubilité des corps concernés dans cette fraction d’alcool.
La teneur en substances volatiles (g/hl AP) varie en fonction de l’eau de vie :
Vodka : 30 g/hl AP
Whisky-cognac : 150 – 1 000 g/hl AP
Rhum agricole : 225 g/hl AP
Eau de vie de fruit : 200 g/hl AP
Pression de vapeur
La pression de vapeur au-dessus du liquide que nous faisons bouillir est égale à la pression de vapeur de l’alcool + la pression de vapeur de l’eau. Plus le liquide en ébullition sera riche en alcool, et plus la pression de vapeur d’alcool au-dessus sera riche en alcool.
Comme la pression est constante (= à la pression atmosphérique ou = 0,6 bar (si vide partiel)), elle sera toujours égale à la même valeur. Par conséquent, comme le liquide s’appauvrit en alcool au fur et à mesure de la distillation, la pression de vapeur de l’alcool va chuter au fur et à mesure de la distillation, et celle de la vapeur d’eau va augmenter (P x V = Constante).
Comme la température est constante, la pression totale est égale à la somme des pressions qu’aurait chaque gaz si chacun occupait seul le volume total (d’où l’importance des volumes inter plateaux, en complément de celle d’éviter les sur-moussages).
Il n’est pas tenu compte de l’action des autres gaz dans la phase gazeuse au-dessus du liquide, car ceux-ci vont être expulsés à l’extérieur par l’augmentation de pression qu’ils vont subir du fait de l’élévation de la température. Ils s’échapperont au niveau de la trompette (mise à l’air après condenseur). Les autres gaz dissous dans le liquide en cours d’ébullition suivront le même chemin.
Chaque corps (alcool éthylique, eau, aldéhydes, esters…) s’évapore en fonction de son propre coefficient d’évaporation (Température, Pression), celle-ci dépendant de sa masse volumique et de sa pression partielle. Les gaz (vapeurs de liquide : vapeur d’alcool et vapeur d’eau) ne se séparent pas en fonction de leur ordre de densité. En effet, ils se mélangent intimement et cela en fonction de leur expansibilité réciproque.
La qualité de la distillation dépendra au final :
- De la température de travail
- De la durée de la distillation
- Des caractéristiques du milieu (minéraux, sucres, protéines, éléments solides, etc.)
- Du mélange intime vapeurs et liquides
- Des composants de l’alambic (cuivre …)
…
Energie
Lors de la distillation, le distillateur se mettra en permanence en déséquilibre de façon à rendre gazeux l’alcool. Ceci va nécessiter de l’énergie avec une température de consigne à respecter.
La consommation d’énergie dépend des conditions de ce travail :
- température de travail en fonction de la pression (atmosphérique ou sous vide)
- volume à distiller.
Pour une température constante (qui dépend des conditions de travail), le besoin énergétique va donc dépendre uniquement que du volume d’alcool à distiller (déperditions thermiques en sus).
La température de travail dépendra des objectifs de qualité finaux que nous nous donneront (% vol alcool), et de la qualité de la matière première bière.
Ainsi, le dimensionnement d’une colonne à distiller se calcule en fonction de trois bilans :
Un bilan massique (ce qui rentre = ce qui sort)
A = V + F
A : débit d’alimentation, V : débit de vinasses, F : débit de flegmes
Un bilan alcool
A x XA = V x XV + F x XF
Un bilan énergétique (besoins d’évaporation des différents mélanges)
A x HA1 + QB = V x HV2 + F x HF2 + QC
HA1 : enthalpie de la bière, HV2 : enthalpie de la vinasse après le réchauffeur, HF2 : enthalpie du distillat après le condenseur, QB : énergie apportée au bouilleur, QC : énergie prise au condenseur
La distillation est plus rapide au début, plus lente à la fin, il faut ajouter davantage d’énergie pour extraire les derniers volumes d’alcool.
Il faut également obtenir les bulles de gaz les plus petites possibles au niveau de la colonne à distiller, signe d’une bonne évaporation locale et obtenir un mélange le plus intime entre phase gaz et phase liquide.
Si le débit de vapeur devient trop important, les bulles grossissent trop et engorgent le système (il y a également possibilité de sur-moussage). L’évaporation dépasse alors la capacité évaporatoire de la surface du liquide.
La colonne de distillation
Un alambic à colonne (ou tout simplement colonne de distillation) permet la distillation des bières en continu.
Celle-ci est souvent équipée de deux colonnes positionnées l’une au-dessus de l’autre ou juxtaposées : la colonne de concentration et la colonne d’épuisement. Un jeu de plateaux et de chicanes fractionne la bière et la fait descendre doucement jusqu’au bas de la colonne où elle sera chauffée au niveau du bouilleur à sa température d’ébullition.
Cette émission de vapeur d’eau va entraîner les vapeurs d’alcool, qui remontant ensuite à travers les plateaux, sont conduites au bas de la colonne de concentration. Dans celle-ci, la température, élevée en bas, diminue progressivement au fur et à mesure que la vapeur plus riche en alcool s’élève.
Les plateaux piègent les molécules les plus lourdes. Les vapeurs les plus volatiles s’échappent en haut de colonne. Les vapeurs d’alcool sont recueillies à un niveau plus ou moins élevé, selon que l’on désire un taux d’alcool important ou non, et sont recondensées dans un serpentin. Plus le nombre de plateaux sera élevé, et plus le degré d’alcool en sortie sera élevé. Pour un alcool à 85 %, on comptera ainsi une trentaine de plateau, alors que pour un alcool à 92 % ou 96 %, on comptera 45 à 60 plateaux.
Quand le temps de séjour à haute température est court, comme dans une colonne à distiller, l’alcool ou distillat produit est léger, il est peu chargé en molécules aromatiques.
Partie 2 : Théorie de la distillation des alcools : L'alambic
Franck Jolibert
Ingénieur Brasseur - Consultant
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Pour donner du pétillant à vos boissons gazeuses, deux méthodes sont applicables :
- La carbonatation naturelle qui se fait lors de la fermentation des sucres en alcool
- La carbonatation forcée par ajout de CO2
Si vous souhaitez plonger dans le monde de la carbonatation, consultez notre article dédié à ce sujet.
En fonction de vos produits, vos volumes et la cadence souhaitée, un panel de solutions d’enfutage s’offre à vous. Mais comment bien les choisir ?
Soutireuses ou enfuteuses manuelles des boissons gazeuses
Les solutions d’enfutage traditionnelles sont bien adaptées aux boissons présentant une carbonatation naturelle spontanée, telles la bière ou le cidre. Pour les boissons du type limonade, soda, kombucha ou bien hard seltzer, le jus de base est plat et possède peu d’aptitude naturelle à la fermentation, il est ainsi indispensable de recourir à une carbonatation forcée.
Pour les bières, au moment de la mise en fût, le sucre nécessaire à la refermentation est ajouté en fonction du taux de CO2 final que l’on souhaite obtenir. Les fûts sont ensuite stockés plusieurs jours pour laisser la carbonatation se faire naturellement.
Le niveau de carbonatation finale est donc délicat à maîtriser et dépend notamment du type de bière ou de cidre, du temps de refermentation et de la précision du dosage de sucre.
La qualité du produit final sera appréciée au moment de la dégustation dans les restaurants et bars mais cela présente un risque commercial si le produit est trop ou pas assez carbonaté. Les fûts sont alors retournés à la brasserie, la production complète est éventuellement perdue et laisse un mauvais souvenir aux consommateurs.
La mise en fûts de sodas quant à lui peut être réalisée après carbonatation en cuve pressurisée, néanmoins cette méthode présente plusieurs inconvénients. Le premier étant la durée nécessaire à la dissolution du CO2 qui est variable en fonction du produit, de la température, du type de cuve utilisée… Le deuxième inconvénient est le manque d’homogénéité qui subsiste au sein d’un même lot selon la taille et la hauteur de la cuve. Et finalement, on peut dire que cette méthode reste adaptée aux petites productions mais reste délicate à maîtriser à plus large échelle.
La carbonatation en cuve pressurisée s’avère également assez gourmande en temps et coûteuse en énergie pour des volumes plus importants.
Enfutages automatiques ou semi-automatiques des boissons gazeuses
Les équipements sont adaptés pour des volumes de production de boissons plus importants et des cadences plus soutenues. Si l’on veut garantir une qualité optimale et une carbonatation régulière, l’injection de CO2 en ligne entre la cuve de produit fini et l’enfuteuse est la solution la plus adaptée.
Aperçu du process avec carbonatation en ligne :
Dans un certain nombre de cas, le produit carbonaté est envoyé vers la soutireuse isobare qui comporte une cloche (cuve sous pression) qui sert de cuve de régulation. Quand la cloche de la soutireuse offre un volume suffisant, le carbonateur y est connecté directement.
C’est généralement le cas pour les embouteilleuses isobares rotatives ou les encanneuses de grosse capacité qui fonctionnent en continu.
Mais dans certains cas, notamment les encanneuses ou enfuteuses isobares linéaires, soit il n’y a pas de cloche soit son volume est insuffisant pour assurer un fonctionnement en continu du carbonateur.
L’inconvénient majeur de tels systèmes réside dans l’absence de synchronisation des cycles :
- Le remplissage du fût est rapide et se déroule à haut débit. Par exemple, le remplissage d’un fût de 30 litres en 25s équivaut à environ 4300 l/h !
- D’un autre côté, le temps de cycle de l’enfuteuse (lavage, rinçage, mouvement des fûts, etc…) correspond plutôt à une cadence réelle moyenne de l’ordre de 700 à 900 l/h.
Par conséquent, l’objectif du carbonateur –saturateur CO2- est d’atteindre un point de fonctionnement aussi stable que possible afin de garantir la qualité de la carbonatation du liquide. De plus, les redémarrages trop fréquents entraînent une usure prématurée des équipements ainsi qu’une surconsommation d’énergie.
Pour pallier ces problématiques, Actemium a développé un système monobloc qui intègre une micro-boucle de carbonatation et une cuve de régulation.
Le système breveté de carbonatation Actemium est un concentré d’innovation pour les petites productions. C’est un système compact complètement automatisé qui s’intègre facilement dans les installations et garantit une parfaite dissolution du CO2, une qualité de produit optimisée et des gains de temps de production.
Le système actemium composé d'un carbonateur en ligne (micro-boucle) avec cuve de régulation, avec mesure en ligne du CO2 dissous Haffman (AuCoMet-i)
Débitmètre arrière mesurant les fluides et débitmètre massique de CO2
Grâce au couplage avec la cuve de régulation, la carbonatation est continue et le volume de produit fini présent dans la cuve de régulation est toujours suffisant pour répondre aux appels de l’enfûteuse - remplisseuse. Ce dispositif élimine totalement la désynchronisation entre les deux machines et autorise un fonctionnement totalement transparent pour l’opérateur.
Nous profitons du temps ou la soutireuse n’appelle pas de produit pour reconstituer le niveau dans la cuve de régulation et ainsi garantir un fonctionnement du carbonateur en continu, gage de carbonatation maîtrisée.
La courbe ci-dessous illustre ce fonctionnement :
L’installation est optimisée pour stabiliser au maximum les cycles de fonctionnement du carbonateur tout en assurant la disponibilité du produit à chaque « demande » de l’enfûteuse.
Le volume présent dans la cuve de régulation est ajusté de façon à toujours rester entre un minimum et un maximum prédéfinis.
Figure : courbe des cycles
Le choix d’un système d’enfutage dépendra avant tout de la structure de votre installation et de la gamme de votre production. Quel que soit le système mis en œuvre, il faut retenir qu’une carbonatation maîtrisée en amont du soutirage est un gage de qualité pour le consommateur final.
Découvrir la micro-boucle de carbonatation Actemium
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Bien que la bière soit composée essentiellement de quatre ingrédients (eau, malt, houblon et levure), cette potion magique permet d’obtenir une gamme diverse de saveurs avec plus ou moins de complexités. Les caractéristiques gustatives de la bière et la perception que nous en avons vont varier considérablement un individu à un autre : en fonction de sa capacité à détecter, sa connaissance de cette boisson, son expérience et bien d’autres paramètres propres à chaque consommateur. Cependant, il existe une palette d’arômes qui sont considérés comme « faux-goûts » et lorsque qu’ils atteignent un certain seuil (ou dans certains cas quel que soit le niveau) seront perceptibles dans la bière à la grande déception du consommateur et bien entendu du brasseur.
Comment identifier les faux-goûts dans la bière ?
Les faux-goûts peuvent avoir des origines diverses : défaut lié à une des matières premières, défaut lié au matériel, problème au brassage ou en fermentation et bien sûr contamination microbiologique. Ces défauts entraîneront un breuvage considéré dans la plupart des cas comme impropre. Il y a cependant des exceptions, qui sont d’ailleurs assez tendances aujourd’hui, comme, par exemple la contamination volontaire, artificielle ou naturelle de levures sauvages permettant l’obtention de très bonne bières maîtrisées. Cette typologie de bière nécessite un très bon contrôle de son processus de fabrication, difficilement répétable ainsi qu’une grande attention pour éviter les risques de contaminations croisées par exemple. S’il y a présence de faux-goûts, ils sont généralement causés par un mauvais nettoyage, ou des étapes de brassage mal maîtrisées. On parle aussi de métabolites, c’est-à-dire de substances produites par la dégradation de molécules. Ces dégradations sont très souvent dues à des microorganismes.
Voyons maintenant quelques exemples de faux-goûts pouvant altérer le produit :
Acétaldéhyde
Acide butyrique
Acide caprylique
Acide lactique
Banane (acétate d’isoamyle)
Carton mouillé (oxydation)
Diacétyle (2,3-butanedione)
Diméthylsulfure (DMS)
Fromage/Chaussette (acide isovalérique)
Goût de grain
Goût de lumière (3-methyl-2-butene-1-thiol)
Métallique (sulfate ferreux, fer)
Mercaptan (éthanethiol)
Moisi (2,4,6-tricholoroanisole) (TCA)
Phénolique
Pipi de chat / feuille de cassis (p-menthane-8-thiol-3-one)
Sulfure d'hydrogène (H2S, soufre)
Diacétyle
Perçu comme : beurre, laiteux, huileux…
Seuil de perception : 0.04 mg/L
Causé par : Les levures pendant la fermentation mais sont généralement réabsorbées par les cellules de levure elles-mêmes. La non-réabsorption peut être causée par une mauvaise santé cellulaire après la fermentation (garde chaude/diacetyl rest) ou une température trop basse. Le diacétyle peut également être produit par une contamination bactérienne (Pediococcus spp.)
Mercaptan (éthanethiol)
Perçu comme : légumes soufrés ou pourris ou séchés.
Seuil de perception : 1 µg/L
Importance : Il est toujours considéré comme un goût indésirable s’il y a un dépassement du seuil de dégustation et ne disparaîtra probablement pas avec le temps.
Causé par : La cause la plus probable, à des niveaux détectables, est l’infection par des bactéries anaérobies (Pectinatus/Megaspharea). Le mercaptan est également produit lors de la fermentation de certaines souches de levures et peut résulter de l'autolyse des levures.
Sulfure d’hydrogène (H2S, soufre)
Perçu comme : œufs pourris, odeurs soufrées ou d'égout.
Seuil de perception : 4µg/L
Importance : En petite quantité cela peut donner une perception de fraîcheur à la bière, mais cela devient rapidement un goût désagréable.
Causé par : Les levures, dans le cadre de leur métabolisme, produisent de petites quantités de sulfure d'hydrogène pendant la fermentation, ce qui peut toutefois augmenter lorsque la levure est dans des conditions de stress. À noter que dans la plupart des cas, il est éventé grâce au CO2 produit en fermentation. D'autres causes possibles sont l'infection bactérienne (Zymomonas spp.) et l'autolyse des levures.
Acide caprylique (acides gras)
Perçu comme : odeur de bouc, suif, huile végétale, cireux, fromage de chèvre
Seuil de perception : 4-6 mg/L
Importance : Considéré comme un arôme désagréable à des concentrations élevées, mais l'acide caprylique est considéré comme un arôme positif à faible concentration et retrouvé dans certains lagers et lambics longuement maturés. Ces acides gras sont produits par le métabolisme de la levure au cours de la fermentation (dépendant des conditions de pH). Ce métabolite n’est pas associé à une contamination par un microorganisme d’altération.
Acide butyrique
Perçu comme : odeur de rance, vomi de « bébé », fromage, lait ou beurre avarié
Seuil de perception : 2-3mg/L
Importance : Toujours considéré comme un mauvais goût dans la bière
Causé par : Infection bactérienne lors du brassage, en acidification en cuve d’ébullition non maîtrisée (Clostridium spp.). Également possibilité d’infection au niveau du moût, sirop de sucre, purées acides en condition aérobies. Peut aussi se développer après embouteillage. L’arôme devient plus important avec la baisse du pH et peut augmenter une fois embouteillée et évoluer défavorablement au cours du temps.
Goût de grain
Perçu comme : blé frais, granuleux, dur, « vert », goût de noisette.
Seuil de perception : 1-20 µg/L
Importance : généralement considéré comme un goût indésirable.
Causé par : Le plus souvent par l'isobutyraldéhyde dans le malt, mais d'autres aldéhydes peuvent fournir le caractère granuleux. N'est pas considéré comme associé à une contamination par un microorganisme d’altération.
Banane (acétate d’isoamyle)
Perçu comme : fruité, banane, poire.
Seuil de perception : 1.4 mg/L
Importance : Ce métabolite est présent dans toutes les bières et joue un rôle dans la saveur globale (en particulier dans la bière de froment). A tendance à diminuer avec l'âge
Causé par : Tous les esters sont produits par la levure pendant la phase de fermentation. La surproduction d'acétate d'isoamyle est généralement le résultat d'une levure stressée ou de l'utilisation de souche particulières (Hefeweizen).
Métallique (sulfate ferreux)
Perçu comme : goût de sang, fer, amer, rouillé, cuivré
Seuil de perception : 1-1.5 mg/L
Importance : Il est toujours considéré comme un mauvais goût. À un certain point, les ions métalliques peuvent également contribuer à la production d’un trouble. A des valeurs hautes cela peut également jouer sur le mal de tête. Peut-être toxique pour la levure à des niveaux élevés en concentration.
Causé par : La saveur est induite par le contact avec des matériaux métalliques pendant le processus de brassage et/ou par l'oxydation des lipides. Un autre contributeur possible est le brassage avec de l'eau contenant des niveaux élevés d'ions métalliques. N'est pas considéré comme associé à une contamination par un microorganisme d’altération.
Acide lactique
Perçu comme : lacté, acide, agrumes. À des niveaux plus élevés, on peut ressentir presque comme une sensation de brûlure dans la bouche.
Seuil de perception : 170 mg/L
Importance : Par définition, toutes les bières sont acides dans une certaine mesure, mais elles peuvent apporter un goût désagréable si elles sont à un niveau trop élevé ou trop haut pour le style de bière donné. Certains styles de bière expriment par définition de l'acidité, par ex. stouts sèches, Sours, Berliner Weisse, Bières aux fruits, Goses, Witbier ou encore Wild Ales.
Causé par : Cette perception de l'acidité en tant que mauvais goût provient des acides (lactiques) supplémentaires sous forme de matières premières (par exemple certains fruits), de fermentation et/ou de contamination bactérienne (ou d'inoculation non maîtrisée). De même, la levure a la capacité de produire certains acides naturels pendant la fermentation.
Pipi de chat/feuilles de cassis (p-menthane-8-thiol-3-one)
Perçu comme : Urine, feuilles de cassis, plants de tomates
Seuil de perception : 15ng/L
Importance : Généralement considéré comme un goût désagréable (mais peut constituer une partie importante de certaines bières, par exemple les IPA, car le p-menthane-8-thiol-3-one est contenu dans une variété de houblon). Il est également souvent présent aux premiers stades de l'oxydation. S’il est présent à cause de l'oxydation, il est toujours considéré comme un mauvais goût.
Causé par : La contamination des matières premières, ou matières premières (houblon) produisant naturellement les composés qui donnent cette saveur. Il ne s'agit donc pas d'un « microorganisme d’altération » en tant que tel, bien qu'il puisse s’agir d'un indicateur de contamination comme mentionné et ou de mauvaise qualité.
Chaussette (acide isovalérique)
Perçu comme : vieux fromage rance, vieux houblon, chaussettes sales ou même en sueur
Seuil de perception : 0.7 – 1 mg/L
Importance : Peut-être présent de manière régulière dans certains styles de bière très houblonnée, mais en général, elle est considérée comme une mauvaise saveur et se dissipera heureusement avec l'âge.
Causé par : C’est le résultat de l'oxydation des acides alpha dans le houblon et peut être confondu avec l’acide caprylique. S'il est associé à des acides alpha, il est souvent accompagné de notes herbacées, mais il peut également être associé à une infection bactérienne.
Diméthylsulfure (DMS)
Perçu comme : maïs sucré, chou ou même légumes en conserve/cuits
Seuil de perception : 0.025mg/L
Importance : Généralement considéré comme une saveur désagréable dans la plupart des bières, mais peut jouer un rôle dans le profil de saveur de certaines lagers pale, pilsners allemandes et américaines et cream ales.
Causé par : Le DMS provient d'un composé organique à base de soufre (S-méthyl méthionine - SMM) produit lors de la germination du grain pendant le processus de maltage. Les malts pales et pils ont les niveaux les plus élevés de ce composé (tout comme certains grains auxiliaires tels que le maïs). Le SMM se transforme en DMS pendant la phase d'ébullition (DMS est censé se volatiliser pendant cette même phase). Les levures sauvages ou la contamination bactérienne pendant la fermentation peuvent également en être la cause. Également à noter que la conversion de précurseurs non-volatilisables issus du malt par la levure en fermentation en DMS est également possible.
Acétaldéhyde
Perçu comme : pommes abîmées ou vertes, courges, peinture. Il arrive que cette acidité soit confondue avec ce mauvais goût.
Seuil de perception : 5-15 mg/L
Importance : Il est présent dans toutes les bières à un certain niveau. Il fait partie du profil aromatique de certains styles, comme les lagers américaines et les bières de Garde.
Causé par : Il est produit par la levure pendant la fermentation en tant que précurseur de l'éthanol. Si la levure est déficiente en zinc, son enzyme alcool déshydrogénase fonctionnera difficilement et ne pourra transformer l'acétaldéhyde en éthanol.
Oxydation / Carton Mouillé
(L'oxydation pourrait facilement être décomposée en plusieurs saveurs différentes, mais ici nous restons généraux)
Perçu comme : du xérès, du papier ou même du carton, ou encore comme un « vieux livre ».
Seuil de perception : dépendant de la saveur
Importance : Processus de vieillissement généralement associé à ce mauvais goût. Le style de bière ou la température de stockage vont avoir un impact sur le développement de ces mauvais goûts. Certaines saveurs associées à l'oxydation sont des éléments importants et voulus, par exemple bière vieillie, d'autres sont toujours considérées comme des saveurs différentes et présentant un mauvais goût.
Causé par : L'oxydation est directement causée par le vieillissement de la bière. La rapidité et l’importance de ce processus vont dépendre des conditions de la présence de l’oxygène, des températures de stockage et des ingrédients de la bière. N'est pas considéré comme associé à une contamination par un microorganisme d’altération.
Phénolique
(certains experts décomposeraient cette saveur en plusieurs composants différents)
Perçu comme : amer, épicé, plantes, semblable au thé, clou de girofle, fumé, médicinal
Seuil de perception : 0.05 – 0.55 mg/L
Importance : Ceci est généralement considéré comme un mauvais goût, bien qu'il puisse constituer parfois du caractère dans les stouts et autres bières.
Causé par : Généralement causé par les levures sauvages, contamination microorganisme d’altération. Également parfois la présence de chlorophénol dans l'eau du robinet, les désinfectants au chlore ou encore des nettoyages mal réalisés.
Également à noter, que l’utilisation de levures dites POF+ permettra aussi la production de phénols dont le 4-Vinyl Gaïacol, responsable de l'arôme clou de girofle présent dans des styles traditionnels allemands et belges.
Moisi (2,4,6-tricholoroanisole) (TCA)
Perçu comme : vieilli en cave, humide, terreux, moisi, bouchon de vin, champignon.
Seuil de perception : <10-25 ng/L
Importance : Toujours considéré comme un problème qualité. Fait suite à la contamination par des moisissures et à des techniques de désinfection inappropriées.
Causé par : Généralement par la contamination par des moisissures ou des champignons provenant de matières premières (mal stockées) ou équipements de brassage mal désinfectés.
Goût de lumière (3-methyl-2-butene-1-thiol)
Perçu comme : bière restée au soleil, sulfureux. Peut être à peu près la même perception que le mercaptan, mais n'a généralement pas le même caractère offensif.
Seuil de perception : 4ng/L
Importance : Cela ne se produit généralement que dans la bière finie et est toujours considéré comme un mauvais goût et associé à une mauvaise manipulation (expédition, stockage). Elle est causée par une réaction chimique entre la riboflavine, la lumière (du jour) et les acides alpha du houblon. N'est pas considérée comme associé à une contamination par un microorganisme d’altération.
Résumé des goûts indésirables perceptibles dans la bière :
Reference : The Complete Beer Fault Guide V1,4 Thomas Barnes 2013
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Jordane DEVIN - bioMérieux & Florian ANTOINE - Lallemand
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La bière sans alcool a tendance à susciter des avis très partagés. D'un côté, lorsqu'elle est bien faite, elle peut être une alternative rafraîchissante et plus saine que sa cousine plus alcoolisée. Mais d'un autre côté, elle apparaît comme une moquerie de tout ce pour quoi la déesse Ninkasi elle-même était autrefois vénérée. Quel que soit le mode de préparation, les descripteurs sensoriels des bières sans alcool présentent de nombreuses similitudes : "herbeux", "végétal", "métallique", "étain" - pas vraiment attrayant.
Malgré cela, la part de marché semble augmenter chez les consommateurs soucieux de leur santé. À tel point que l'on estime que la bière non alcoolisée représente 5 à 7 % des ventes mondiales de bière. Des analyses récentes révèlent une forte croissance annuelle de 20 % sur cinq ans (2011-2016) et un taux de croissance annuel composé prévu de 8,1 % jusqu'en 2030. Il s'agit d'une croissance plutôt importante pour un secteur apparemment de niche.
Potentiel du marché
En effet, les données semblent soutenir ce potentiel de croissance ; une étude de 2013 a révélé que plus de la moitié des consommateurs de bière européens choisiraient de préférence une bière sans alcool si la sensorialité était comparable à celle d'une bière forte. Une étude similaire menée en 2018 a révélé que le plus grand groupe démographique de consommateurs de bière aux États-Unis (les 25-34 ans) considérait la forte teneur en alcool comme un élément négatif, 54 % de ce groupe démographique cherchant à réduire la consommation d'alcool en général tout en désirant consommer de la bière. Au Moyen-Orient et en Afrique du Nord, la bière non alcoolisée constituait 42 % (1,6 million d'hL) de la part du marché régional de la bière en 2017.
Bien que les bières légèrement alcoolisées soient consommées depuis des siècles, le discours moderne sur la bière non alcoolisée a sans doute commencé au début du XXe siècle, conséquence directe de la promulgation de la prohibition aux États-Unis. Ce que nous considérons comme une "bière non alcoolisée" ou une "bière à faible teneur en alcool" (alias NABLAB) peut varier selon le pays d'origine, mais la définition généralement (et arbitrairement) acceptée sur les marchés européens et américains définit la bière non alcoolisée comme contenant moins de 0,5 ° d'alcool et la bière à très faible teneur en alcool comme ayant 0,5 à 4,0 ° d'alcool. Compte tenu du potentiel de croissance et de la valorisation de ce secteur du marché, la recherche et le développement industriels sont justifiés. Le véritable défi consiste à produire une bière qui contribue à la croissance de ce marché.
Approche technique
La production d'une NABLAB vraiment savoureuse nécessite différentes stratégies de production, dont la plus courante consiste à retirer physiquement l'éthanol après la fermentation. Mais pour de nombreuses petites brasseries, la principale stratégie consiste à réinventer la roue en produisant des versions organoleptiques identiques (ou presque identiques) de la bière alcoolisée. Pour y parvenir, il faut combiner des contrôles physiques (par exemple, rectification, osmose inverse, extraction par fluide supercritique) et des contrôles biologiques (par exemple, organisme fermentaire, contrôle des recettes, arrêt de la fermentation), qui ont tous deux leurs avantages et leurs inconvénients.
Chez Lallemand, nous cherchons à améliorer et à développer les contrôles biologiques nécessaires pour maintenir et développer les profils d'arômes et de saveurs désirés tout en minimisant la production d'éthanol. L'approche biologique représente une intervention physique minimale et ne nécessite pratiquement aucune modification des équipements de la brasserie. infrastructures existantes. Le plus grand avantage de l'approche biologique est qu'elle est rentable à plus petite échelle.
Focus sur les Bonnes pratiques :
Le moût de brasserie contient des sucres fermentescibles de faible et moyen poids moléculaire et des sucres non fermentescibles de poids moléculaire élevé. Si toutes les souches de levure de brasserie sont capables de fermenter les sucres de faible poids moléculaire comme le glucose, la capacité à fermenter les sucres de poids moléculaire moyen comme le maltotriose varie selon la souche de levure. La fermentabilité du moût est réduite en optimisant les conditions d'empâtage pour minimiser le niveau de sucre fermentable et maximiser le niveau de maltotriose et de dextrine non fermentable dans le moût.
La production d'alcool est encore limitée par l'utilisation d'une souche de levure incapable de métaboliser le maltotriose, comme la LalBrew Windsor™ et la LalBrew London™. Cette méthode produit des bières à faible teneur en alcool en créant un moût de faible fermentabilité. Elle utilise une méthode combinée d'empâtage à haute température, de gravité initiale basse et de fermentation à l'aide d'une souche de Saccharomyces cerevisiae qui ne métabolise pas le maltotriose pour limiter la production d'alcool. Dans ce cas les levures LalBrew Windsor™ ou LalBrew London™
Procédure recommandée pour les faibles taux d'alcool
1 - Brassez avec un malt pale à une température initiale comprise entre 82-86°C (180 -187 ° F) (des essais à des températures plus basses peuvent être nécessaires selon les malts).
2 - Visez une faible densité initiale entre 1.020 - 1.027 (5.1-6.8°P).
3 - Procédez à la filtration comme d'habitude, mais assurez-vous que le pH et la gravité restent dans les limites normales de brassage. (5.1-5.4) Des ajouts d'acide peuvent être nécessaires.
4 - Faites bouillir comme d'habitude, en veillant encore une fois à maintenir des niveaux de pH normaux. Il est également possible d'ajouter du lactose à ce stade pour augmenter la sensation en bouche.
5 - Fermentez en utilisant une souche de levure négative au maltotriose comme les levures LalBrew Windsor™ et LalBrew London™ pour diminuer le rendement potentiel en alcool.
Points importants à prendre en compte
- Le pH doit être étroitement contrôlé en raison d'un pouvoir tampon plus faible dans un moût de faible gravité. Cela peut être fait avec des ajouts d'acide ou en utilisant un malt acide dans le moût.
- La sensation en bouche peut être améliorée en utilisant du lactose et de l'eau enrichie en chlorure.
- Le houblonnage en cuve d’ébullition doit être réduit au minimum.
- Ce travail a été effectué avec des malts pale dont une grande part de malts spéciaux.
Voir aussi l'article : Micro-Bières à faible teneur en alcool : les bonnes pratiques de brassage
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Le métabolisme du soufre revêt une importance particulière pour la qualité de la bière tout au long du processus de brassage. L'homme a évolué pour devenir très sensible aux composés soufrés, qui sont associés aux aliments toxiques ou pourris. De nos jours, nous pouvons déterminer la qualité des aliments par d'autres moyens, mais ces molécules jouent toujours un rôle important dans la saveur et la qualité de la bière.
Il existe un large éventail de composés soufrés dans la bière. Le sulfure d'hydrogène (H2S) présente un intérêt particulier car sa présence est liée à la souche et au métabolisme de la levure. Le H2S est une très petite molécule, connue dans l'industrie brassicole depuis la fin du XIXe siècle. Elle est très volatile et son seuil de perception est très bas, rappelant celui des œufs pourris. Le H2S peut avoir un impact direct sur le profil aromatique de la bière ou peut masquer d'autres composés aromatiques présents dans la bière.
Bien que de petites quantités de ce composé puissent être acceptables voire souhaitables, en excès, il peut entraîner des arômes désagréables, généralement décrits comme des œufs pourris. Pour cette raison, la production de H2S par la levure doit être limitée autant que possible pendant la fermentation, ce qui nécessite une compréhension détaillée du métabolisme et des besoins nutritionnels des souches de levure spécifiques.
Le soufre est un élément important dont tous les organismes vivants ont besoin, notamment en tant que composant des acides aminés cystéine et méthionine, ainsi qu'en tant que composant de cofacteurs vitaux (composés chimiques non protéiques nécessaires à l'activité biologique d'une protéine). Les levures de brasserie, ainsi que de nombreux autres micro-organismes, peuvent métaboliser les composés soufrés par différentes voies. Il est généralement admis que la principale voie de formation de H2S dans la levure est la voie de la séquence de réduction du sulfate (SRS). L'activité des enzymes de la voie SRS dépend de la souche et est influencée par les conditions environnementales, ce qui est décrit en détail dans un livre blanc dédié de Lallemand Brewing (en anglais).
Structure moleculaire du sulfure d'hydrogene h2s
Comment le H2S est-il produit pendant le brassage?
Le H2S est produit à différentes concentrations par les levures de brasserie en fonction de divers facteurs, notamment la composition du moût, les conditions de fermentation et la génétique de la levure. Le H2S peut être produit par la contamination des levures de brassage et des levures sauvages, par une contamination bactérienne, pendant la fermentation ou la maturation. La quantité de H2S produite est déterminée par plusieurs facteurs, notamment la souche de la levure, la température de fermentation, la composition en azote du moût et les pratiques de manipulation de la levure.
Oxygène
L'introduction d'oxygène à la fin de la fermentation pendant le conditionnement ou le transfert de la bière est associée à une augmentation des niveaux de H2S dans la bière finie. L'introduction d'oxygène après la fin de la fermentation peut avoir pour effet de stimuler la levure pour qu'elle réactive son métabolisme dans un environnement appauvri en nutriments, ce qui entraîne la production de H2S.
Réponses au stress
La formation de H2S est également associée à des réactions de stress dans la cellule de levure. Une nutrition inadéquate (faible taux d'azote ou de vitamines), une vitesse d'ensemencement insuffisante et une température de fermentation trop basse ou trop élevée peuvent entraîner une surproduction ou une incapacité à éliminer le H2S de la bière en fermentation. Le stress de la levure et l'autolyse se produiront probablement en parallèle, ce qui entraînera un profil complexe de mauvaises saveurs.
Formation du Sulfure d'hydrogène dans la levure saccharomyces cerevisiae - copyright Lallemand Inc. 2021
Souches de levure
Les différentes souches de levure varient dans leur réponse aux facteurs physiologiques et environnementaux dans la production et la réabsorption du sulfure réduit. Il est important de connaître le potentiel d'une souche de levure spécifique à produire et ensuite à éliminer le H2S lors de la sélection d'une souche pour un style de bière particulier.
Les ions de cuivre
Les ions de cuivre présents dans la bière peuvent réagir avec le H2S pour former du sulfure de cuivre insoluble et non volatil, qui précipite dans la bière. De faibles concentrations de cuivre peuvent entraîner des quantités plus importantes de H2S.
Les équipements en acier inoxydable peuvent augmenter la prévalence de la production de H2S.
Les équipements de brassage traditionnels étaient fabriqués en cuivre, ce qui apportait des ions cuivre à la bière en fermentation. Les équipements de brassage modernes sont le plus souvent fabriqués en acier inoxydable, ce qui réduit les concentrations de cuivre dans la bière et augmente la prévalence du H2S.
Le cuivre est apporté par de multiples ingrédients dans le processus de brassage, notamment l'eau, l'orge maltée, le houblon et/ou la levure. A noter que dans une étude, des échantillons de 19 bières différentes ont tous donné des résultats bien inférieurs aux concentrations maximales autorisées
Le H2S peut se former :
- Pendant la fermentation primaire, lorsque la biomasse des levures est à son maximum.
- Dans les dernières étapes de la consommation de sucre
Le H2S peut être réduit :
- Pendant le bourgeonnement de la levure
- Pendant la fermentation active
- Après avoir atteint l’atténuation limite
- pendant la maturation, lorsque la bière est en contact avec la levure.
Des niveaux élevés de H2S peuvent également résulter de conditions qui stressent la levure ou contribuent à son autolyse prématurée. De plus, le sulfure d'hydrogène est une molécule très réactive qui peut se combiner avec des composés carbonylés pour produire d'autres arômes plus stables, comme les arômes végétaux, caoutchouteux ou d'égout des mercaptans.
Pour éviter les problèmes de H2S dans votre bière, choisissez une souche de levure qui produit moins de H2S comme la nouvelle levure saison LalBrew Farmouse™ et assurez-vous de comprendre ses besoins en nutriments. Assurez une fermentation vigoureuse pour chasser le H2S volatil par chasse au CO2 et veillez à ce qu'une levure saine soit présente dans la bière à la fin de la fermentation pour réabsorber le H2S restant. Le choix de la souche est particulièrement important pour les souches de bière blonde, qui sont moins vigoureuses et n'éliminent donc pas efficacement le H2S par chasse au CO2. Pour obtenir des fermentations vigoureuses, il faut introduire une quantité suffisante de levure saine dans un moût riche en nutriments et fermenter à une température appropriée pour cette souche. La réabsorption du H2S par la levure après la fermentation est favorisée par des temps de maturation plus longs, en particulier pour les souches de bière blonde.
La meilleure défense contre le H2S est de s'assurer qu'il n'est jamais produit en premier lieu. Lallemand Brewing fournit aux brasseurs et brasseuses des outils utiles qui limiteront la production de H2S et aideront les brasseries à y faire face. Lallemand est désormais en mesure de produire de nouvelles souches de levure hybrides ne produisant pas de H2S, éliminant ainsi le risque de ce mauvais goût courant dans la brasserie.
Vous souhaitez en savoir plus sur le H2S ? Téléchargez le livre blanc ici (en anglais).
Eric Abbott - Conseiller technique mondial et Directeur des ventes techniques - Lallemand Brewing Canada
Gianmaria Ricciardi - Directeur des ventes techniques - Lallemand Brewing Italie et Slovénie
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Si d'anciennes brasseries conservent des cultures de bière multi-souches, peu de nouvelles expérimentent les possibilités des mélanges de levures. Pourtant les mélanges pourraient procurer plusieurs avantages en termes de saveur et de performance de fermentation. Mais cela pourrait conduire aussi à la création de nouveaux styles de bières, grâce par exemple à des mélanges de souches de levures de bières et de vins.
Le rôle de la levure dans le brassage, un regard sur l'histoire.
Sans levure, pas de bière. Pas de bière, pas de civilisation. La bière est brassée depuis des millénaires (environ 13 000 ans, selon certaines preuves archéologiques). Toutefois, ce n'est que relativement récemment que nous avons commencé à comprendre le rôle que joue la levure dans la production de la bière et dans la fermentation alcoolique. Les brasseurs et brasseuses de l'Antiquité s'appuyaient sur des sources naturelles, « l'inoculum », pour démarrer la fermentation, sans savoir ce qu'était la levure.
Pendant longtemps, le brassage a été un mélange de mystère, de magie et de tradition, et les cultures de levures utilisées pour la production de bière étaient principalement des cultures multi-souches (c'est-à-dire des cultures de levure contenant 2 ou plusieurs souches distinctes) qui reposaient sur des interactions donnant du caractère et de la diversité aux styles de bière. Sans le vouloir, la levure a été ainsi domestiquée et les cultures qui fermentaient le mieux ont été sélectionnées. On en a déduit que la levure était importante et on recueillait le sédiment crémeux d'un brassin pour l'inoculer aux brassins suivants.
Ce n'est qu'au milieu du 19e siècle que Louis Pasteur a identifié la levure comme étant responsable de la fermentation alcoolique.
Ces progrès, associés à de nouvelles techniques microbiologiques stériles, ont conduit Christian Hansen à développer la technique de culture pure en 1883, isolant ainsi pour la première fois des cultures de levures à souche unique.
Cette technique, associée à des progrès techniques tels que la réfrigération, a entraîné l'industrialisation généralisée de la production de bière blonde, et l'utilisation de cultures de levure pure à souche unique est devenue la norme.
On pourrait bien affirmer que ces progrès ont abouti à une homogénéité des styles et des saveurs de bière, au détriment de la diversité. Cette influence est largement restée dominante, la grande majorité des bières fabriquées dans le monde étant produites avec des cultures à souche unique.
Bien sûr, il existe des traditions brassicoles régionales qui n'ont pas succombé à l'homogénéité des techniques et des styles. Les cultures de levures utilisées dans les styles de brassage belges traditionnels par exemple, peuvent être très complexes, avec plusieurs Saccharomyces, non-Saccharomyces et parfois des bactéries présentes, ce qui donne un caractère sensoriel audacieux et distinct.
De même, au Royaume-Uni, un certain nombre d'anciennes brasseries régionales conservent des cultures de bière multi-souches qui donnent souvent à leurs bières un caractère unique et une "saveur maison". Une tradition brassicole notable qui suscite actuellement beaucoup d'intérêt est la bière de ferme norvégienne et l'utilisation de cultures Kveik.
Ces différentes cultures gagnent en intérêt et en popularité à la fois en termes de contribution unique à la saveur et à l'arôme, mais aussi pour des caractéristiques fonctionnelles telles que la tolérance à des températures de fermentation élevées (>35°C) et des temps de fermentation très rapides (<48 heures). Le tableau ci-dessous détaille les travaux récents caractérisant la composition de certaines de ces cultures Kveik, qui contiennent un mélange de levures (et parfois de bactéries) avec des niveaux de complexité variables.
Pourquoi mélanger des levures ?
Les gammes et la diversité des souches et des cultures de levures disponibles dans le commerce ne cessent de croître, la grande majorité d'entre elles étant des cultures mono-souche bien caractérisées. Avec un tel potentiel et un tel choix, le mélange de souches représente une opportunité encore plus grande pour les brasseries d'augmenter la diversité des saveurs et des fonctions.
Plusieurs approches peuvent être adoptées pour mélanger les souches, dont certains avantages potentiels :
- Mélange pour la saveur ; être capable d'affiner et peut-être même de créer de nouveaux profils sensoriels avec différentes combinaisons de souches de levure.
- Performance de la fermentation : sélectionner des souches avec des caractéristiques fonctionnelles spécifiques pour atteindre un objectif souhaité qui pourrait inclure la tolérance à la température, l'utilisation des sucres, la floculation et la prévention ou le sauvetage d'une fermentation bloquée.
- Gestion des coûts
- La satisfaction d'une demande continue du marché pour quelque chose de "différent", comme par exemple les hybrides vin-bière.
Bien sûr, il ne s'agit pas simplement de mélanger différentes souches et d'espérer le meilleur, il est impératif de prendre en considération et de comprendre les caractéristiques des différentes souches et de considérer des traits tels que :
- La phase de latence ; les différences entre les souches
- Utilisation du substrat : quels sucres les levures peuvent-elles fermenter ?
- Floculation : comment les souches interagissent-elles ?
- La saveur : les souches seront-elles complémentaires et bien adaptées les unes aux autres ?
- Facteur de destruction ; un facteur très important à prendre en compte lors de l'utilisation de levures de vin en cofermentation (voir ci-dessous). Une levure « killer positive » peut-elle inhiber les autres levures présentes ?
- Quand ajouter les levures : ensemble (cofermentation), inoculation séquentielle, fermentation secondaire ?
Une question évidente et un inconvénient potentiel du mélange de souches est de savoir comment on peut récolter et réensemencer une culture multi-souches ? Cela peut s'avérer difficile en fonction des souches utilisées, et le prélèvement d'un échantillon représentatif pour un réensemencement ultérieur devient très difficile à réaliser du point de vue de la cohérence.
La concentration cellulaire et la dominance d'une souche par rapport à l'autre rendent problématique la cohérence d’un réensemencement, ce qui peut limiter le mélange à un seul usage. De plus, le résultat du mélange des souches de levure est incroyablement difficile à prévoir.
Bien que de nombreuses souches de levure soient très bien caractérisées, il existe actuellement peu de recherches et d'informations sur la façon dont elles interagissent avec d'autres souches. Il y aura toujours un certain degré d'essais et d'erreurs jusqu'à ce que davantage d'informations soient disponibles.
Exemples :
Potentiel avec les levures de vin
Il existe plusieurs cultures de levures belges notables dont on soupçonne qu'elles trouvent leur origine dans le vin. Au cours des dernières années, on a fait des incursions dans l'utilisation des levures de vin pour des applications brassicoles, mais cette pratique n'a pas été largement adoptée pour la recherche de nouvelles saveurs.
Au Royaume-Uni, un certain nombre de brasseries ont utilisé des levures de vin en cofermentation avec des levures de brassage pour obtenir un profil et un caractère de saveur qui n'auraient pas pu être obtenus en utilisant une levure de brassage seule. Par exemple, Runaway Brewery (Manchester) a produit plusieurs bières en utilisant la souche de levure Lalvin 71B (Beaujolais) en cofermentation avec une levure de saison (Belle Saison) dans des bières telles que Farmhouse Pale, Black Grape (avec ajout de jus de raisin) et Dandelion Ale.
Dans ces exemples (et dans les exemples similaires ci-dessous pour la "Graft" de Donzoko), la levure de vin (71B) est ensemencée en premier, puis la levure de saison (Belle Saison) est ajoutée pour compléter l'atténuation. Il s'agit d'un exemple d'inoculation séquentielle dans lequel les levures ne sont pas ensemencées en même temps ; le principe étant que la levure de vin est utilisée pour la fermentation primaire afin de donner un caractère et une saveur distincts, mais comme elle ne consomme pas le maltotriose, un sucre tri-saccharide, la levure de saison (avec une activité diastasique et donc une atténuation très élevée) est introduite pour compléter la fermentation et réduire toute douceur résiduelle, tout en complétant le caractère de la souche de vin.
Il existe un potentiel à explorer dans ce domaine. Les principales considérations à prendre en compte sont la consommation du sucre par la ou les souches de vin et le fait que la souche soit ou non « Killer Positive ». La 71B a été sélectionnée pour les bières ci-dessus en partie parce qu'il s'agit d'une souche « Killer Negative ».
Profil - Donzoko "Graft" :
- Levure Beaujolais (71B) & Belle Saison
- Inoculation séquentielle
- Fermentation primaire : levure de vin
- Atténuation complète : Saison
- Style fermier
- Caractéristiques sensorielles complexes et complémentaires
Au-delà des levures de brasserie
En plus d'explorer la gamme variée de levures de vin à la recherche d'arômes potentiels, les brasseries commencent à regarder au-delà des levures de brasserie typiques S.cerevisiae et S.pastorianus, et à envisager d'autres sous-espèces de Saccharomyces, ou des souches non-saccharomyces, ou des bactéries et des souches sauvages pour d'autres sources de microflores qui pourraient contribuer au style et à l'arôme de la bière.
Des souches comme S. kudriavzevii et Torulaspora delbrueckii ont un certain potentiel pour la production de nouveaux arômes, tandis que les espèces productrices d'acide comme Lachancea thermotolerans pourraient représenter un potentiel intéressant pour la production de bières acides/sour. De même, il y a beaucoup plus à rechercher et à tester en termes de bactéries (au-delà des lactobacilles) et, bien sûr, les levures sauvages comme Brettanomyces sont utilisées en brasserie depuis des siècles. Cela pourrait représenter une nouvelle approche de la fermentation brassicole et de la microflore utilisée.
Il ne fait aucun doute qu'il existe un grand potentiel en termes de contributions sensorielles et fonctionnelles de ces levures et bactéries étranges et merveilleuses, mais la problématique de la contamination croisée est toujours à prendre en compte, et les brasseurs comme les fournisseurs ont la responsabilité fondamentale de comprendre avec quoi ils travaillent et de gérer les risques en conséquence.
La Palette de l'Artiste
Les options et la diversité disponibles dans les levures et les bactéries peuvent être comparées au concept de la palette d'un artiste, qui consiste à mélanger les souches pour obtenir des résultats sur mesure. Les brasseurs et les brasseuses peuvent utiliser le large spectre de différentes souches pour exprimer des caractères dans une bière finie qui ne pourraient pas être atteints par une seule souche et pour créer de nouvelles bières vives et audacieuses.
Les combinaisons possibles sont pratiquement illimitées.
Conclusion
Les cultures multi-souches ont historiquement joué un rôle important dans le brassage, en particulier pour définir le caractère régional et la complexité des styles de bière. On commence maintenant à revisiter et à redécouvrir une partie de cette complexité, qui a sans doute été perdue dans le brassage industriel moderne.
L'intérêt croissant pour les cultures mixtes, comme les souches Kveik, témoigne de cet appétit croissant pour la recherche de nouvelles bières avec "quelque chose de différent". Il ne fait aucun doute que le mélange et la cofermentation présentent un grand potentiel, tant en termes de création de nouvelles caractéristiques sensorielles souhaitables que d'avantages fonctionnels et pratiques.
Cependant, avec toutes les options potentielles et l'enthousiasme suscité par le mélange des souches de levure, nous devons toujours comprendre avec quoi nous travaillons, comment les souches interagiront, quelles caractéristiques elles présenteront et, en fin de compte, si leur manipulation est sûre dans la brasserie et pour le consommateur.
Repousser les limites comporte certainement des risques, mais aussi des avantages, et il ne fait aucun doute qu'il y a encore beaucoup de travail et de recherche à faire dans ce domaine.
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La réussite d’un Dry Hopping (houblonnage à cru) dépend de nombreux facteurs : en premier lieu, les caractéristiques du houblon, mais aussi leurs modalités d’ajouts -quantité, température, durée- et enfin, le type de matériels utilisés. Deux nouvelles études publiées en 2021 par la SBCTA (Société brésilienne des sciences et technologies alimentaires) et par Scott Janish, l’auteur de The New IPA, pour la Master Brewers Association of the Americas, permettent de faire un point sur les dernières connaissances autour de ce sujet.
Rôle du Dry Hopping - Houblonnage à cru
Le Dry Hopping (DH) est une technique permettant de révéler des arômes et d’améliorer la stabilité des flaveurs de la bière, en incorporant du houblon en fin de brassage grâce à une extraction « à froid ». En effet, si les ajouts tardifs de houblons pendant le brassage « à chaud » permettent de donner une base de saveurs à caractère épicé, noble, herbacé, boisé ou bien fruité, de nombreux composés aromatiques s’oxydent et s’altèrent durant le processus. Le Dry Hopping fait ainsi ressortir des notes plus proches du houblon frais, notamment d’agrumes, florales et de pin. L’extraction des composés du houblon est optimisée par l’utilisation de pellets, par rapport aux cônes, qui permettent de maximiser la surface de contact de la lupuline, qui contient les composés aromatiques, avec le liquide. C’est pourquoi on préfère pour le Dry Hopping des variétés ayant une forte teneur en huiles essentielles, d’où proviennent les flaveurs, et une teneur modérée en résine, dont les acides alphas responsables de l’amertume. En effet, plus la concentration en acides alphas d'un houblon est élevée, moins de composés sont extraits dans la bière, les propriétés hydrophobes des acides retenant les huiles.
Facteurs d’influences du Houblonnage à Cru
Interactions des Composés du houblon et biotransformation
Les composés du houblon réagissent différemment selon leurs ajouts, à chaud ou à froid, et ne sont pas tous recherchés lors d’un Dry Hop. Cependant, il semble qu’il y ait certaines synergies entre certains composés qui améliorent la perception des saveurs. Ainsi, les thiols, des composés souffrés présents dans les huiles, pourraient amplifier le ressenti de certains esters, comme le 2MIB aux flaveurs d’abricot, mais aussi des alcools monoterpéniques, comme le géraniol ou le linalol, aux flaveurs florales et d’agrumes. Certains acides gras dérivés du houblon possèderaient également ces mêmes pouvoirs sur les alcools monoterpéniques. Un léger vieillissement du houblon peut augmenter ces acides synergiques par la dégradation oxydative des acides amers du houblon dans la formation d'acides gras à chaîne ramifiée. D’autre part, des ajouts d’acides sont également possibles : par exemple l'ajout d'acide 2-méthylbutrique peut renforcer la caractéristique "tropicale" de la bière, et celle de l'acide isovalérique, la caractéristique "fruitée". De plus, les houblons à forte teneur en géraniol amplifieraient ces mêmes flaveurs sur d’autres houblons possédant un taux plus faible !
Les hydrocarbures, comme le myrcène, ont une très faible solubilité par rapport aux monoterpènes oxygénés fruités, de 10 à 100 fois inférieure. Il semblerait néanmoins que les hazzy IPA « brumeuses » comme les NEIPA conserveraient des concentrations de myrcène beaucoup plus élevées que la normale. Un houblonnage à cru en milieu de fermentation pourrait être un moyen d’en réduire légèrement l'impact tout en lui permettant de contribuer à la complexité de la bière, grâce à la production de CO2 qui réduit les concentrations finales d'hydrocarbures.
Des recherches récentes semblent également démontrer des interactions entre certaines levures et les composés du houblon, entrainant une modification de leur composition, appelée la biotransformation. Les terpènes seraient les plus touchés, notamment le géraniol et le linalool.
Températures et Durées du houblonnage
Plusieurs études semblent démontrer que l’extraction des composés est assez rapide. Une étude a constaté une extraction complète en 4 heures des hydrocarbures et des alcools monoterpéniques. Dans des tests effectués sur un dry hopping de 7 jours, les concentrations de linalool et de myrcène au 7ème jour n’étaient pas supérieures à celles du 1er jour. Paradoxalement, les alcools monoterpéniques seraient extraits plus efficacement lorsque le taux d'alcool augmente, que dans une solution de bière non alcoolisée.
Une autre étude montre que l’extraction idéale du linalool et des acides alphas se fait dans les 3 premiers jours à froid comme à chaud et que les taux ne varient que très peu par la suite.
Influence de la température de la bière sur la solubilité du linalool (à 1,2,3 et 14 jours) – source : Dry Hopping – A Study Of Various Parameters - Willi Mitter & Sandro Cocuzza
Influence de la température de la bière sur la solubilité des acides alphas (à 1,2,3 et 14 jours) - source : Dry Hopping – A Study Of Various Parameters - Willi Mitter & Sandro Cocuzza
La température a également une importance. Si le linalool semble pouvoir être extrait avec peu de différence à des températures « chaudes » (20°C) ou froide (4°C), le myrcène -qui donne de arômes épicés, herbacés, boisés, verts et résineux- et les polyphénols, tous deux responsables de l’astringence, sont extraits beaucoup plus facilement à des températures « chaudes ».
Par exemple, il a été déterminé que pour un houblonnage à cru à 19°C, par rapport à 4°C, la concentration de polyphénols, responsables de l’astringence, doublait. Les concentrations maximales de polyphénols apparaissent vers le troisième jour et restent constantes par la suite. Il est à noter que les polyphénols semblent perturber les levures.
Par ailleurs, le gonflement et la désintégration des pellets qui se produisent simultanément, sont plus rapides à des températures « chaudes » et lorsque la concentration d’acides alphas est élevée.
Si ces questions restent essentielles, elles dépendent également d’autres variables, notamment la taille et le type de cuve, et l’agitation. De plus, un dry hopping mal maîtrisé peut entrainer des conséquences, parfois explosives !
Hop Creep
Depuis très longtemps, il était acquis que la refermentation était due à la présence de sucres dans le houblon. Cependant, aujourd’hui, la présence d’enzymes dans le houblon, telles que l'α-amylase, la β-amylase, et l'amyloglucosidase, a été démontrée. Ces enzymes sont capables d'hydrolyser les dextrines de la bière, produisant des sucres fermentescibles dans la bière finie, ce processus générant une super-atténuation. La sur-atténuation pose des problèmes aux brasseurs tels que la densité spécifique, le profil de saveur et la teneur en alcool. Mais un problème supplémentaire est l'augmentation du CO2, qui entraîne une surpression de l'emballage, provoquant l'explosion des bouteilles, surnommé « hop creep ».
Plus la température est élevée et plus le taux de contact est long, plus les dextrines sont décomposées en sucres fermentescibles. Une étude de l'Université d'État de l'Oregon a conclu qu'un houblonnage à sec plus court (1 ou 2 jours de contact) et à plus basse température, 10°C par rapport à 20°C, créait moins de fermentescibles.
Autres Problématiques de surdosage : amertume, ph et mousse
Alors que l’on a toujours considéré que l’amertume provenait du houblonnage côté chaud, de nouvelles recherches semblent démontrer que le dry hopping pourrait l’augmenter. Lorsque les ajouts de houblon en dry hop sont très élevés, cela augmenterait la présence d’humulinones, une forme oxydée des acides alphas, qui auraient une influence jusqu'à 10 fois supérieure à celle des polyphénols sur l'amertume sensorielle.
De même, lorsque les ajouts de houblons sont très importants, cela augmenterait le pH final de la bière, nuisant à sa buvabilité. Les théories actuelles sous-entendent que cela provient de la matière verte et non de la lupuline des pellets de houblon.
Effet collatéral, lorsque le pH augmente, la stabilité de la mousse diminue. Mais la tenue de mousse serait également influencée par des durées longues de houblonnage à cru, supérieures à 3 jours et par des températures au-dessus de 14°C.
Méthodes de Dry Hopping : statique, dynamique, iso-mix
L’optimisation du houblonnage à cru semble dépendre de la taille des équipements. En effet, plus la surface de contact du houblon avec le liquide est grande, meilleur est le transfert de masse des composés du houblon vers la bière. Le Dry Hopping est donc tout à fait adapté aux brasseries artisanales disposant de petites cuves, mais il constitue un véritable défi pour les cuves de brasseries plus grandes. Ainsi, on distingue plusieurs méthodes et matériels en fonction de la taille des brasseries et de leurs moyens.
Dry Hopping Statique
La méthode originelle de Dry Hopping la plus répandue dans les microbrasseries est l’ajout « simple » de houblon dans la cuve de fermentation. Des études ont observé une qualité d'arôme plus équilibrée entre 400 et 800 grammes de houblon par hectolitre ; au-delà les rendements sont décroissants en termes d'augmentation de l'arôme.
En statique, en fonction du matériel, la bière peut être exposée à l’air et les brasseurs agitent parfois leur brassin, conduisant à différentes problématiques.
L’agitation, si elle peut réduire le temps d'extraction et améliorer son efficacité globale, semble aussi modifier les caractéristiques aromatiques des houblons vers un caractère plus herbacé et favorise l'extraction des polyphénols, ce qui peut augmenter l'astringence de la bière.
Pendant le DH, l'introduction d'oxygène, inévitable, accélère le processus d'oxydation, faisant diminuer l’intensité des flaveurs. L’oxygène réduit la durée de conservation du produit, en affaiblissant le métabolisme de la levure. Afin d’éviter cette présence d’oxygène, des systèmes appelés « hopgun » et « bazooka » ont été développés pour les cuves « traditionnelles », permettant l’apport en houblon par injection de CO2. Cette injection contribue également à chasser l’oxygène résiduel de la cuve. Certaines cuves permettent cet apport par le fond afin de maintenir le houblon en suspension, améliorant ainsi considérablement l'extraction de l'arôme du houblon, en raison de l'augmentation de la surface de contact. Paradoxalement, d’autres études semblent montrer que l’apport en CO2 pour remettre le houblon en suspension peut entrainer la formation de mousse et la perte d'arôme.
Système Hop Gun – source : Czech Brewery System
Dry Hopping Dynamique
De nouvelles méthodes, dites « Dry Hopping Dynamique », ont été développées depuis les années 2000, faisant recirculer la bière entre la cuve et une unité externe. Cette unité externe peut être soit un filtre tangentiel, soit un filtre à plaques. La circulation de la bière augmente les contacts avec le houblon et permet de réduire les temps de houblonnages et la quantité utilisée, jusqu'à -50% par rapport au houblonnage sec statique. Un avantage supplémentaire réside dans l’utilisation du houblon comme filtre, remplaçant par exemple la terre de diatomée.
En revanche, il a un coût d'installation plus élevé en raison de l'acquisition des équipements et des aménagements éventuels. Les temps de nettoyage en sont par ailleurs plus importants.
Dry Hopping Dynamiques par filtre tangentiel et filtre à plaque – source : Advances in dry hopping for industrial brewing: a review
Iso-Mix External Drive (IMXD)
Cette nouvelle technologie, développée en 2017, utilise un mélangeur rotatif à jet, positionné sous la cuve, et une unité externe qui améliore la dispersion des solides et contribue à une suspension homogène du houblon dans la bière. Cette technologie permet une réduction du dosage du houblon de plus de 20%, une accélération de la décomposition et un gain de temps pouvant atteindre 15%. Cette technologie au coût plus élevé s’avère plus viable pour les brasseries ayant des capacités de production supérieures à 100 hL .
Conclusions actuelles sur le Dry Hopping
L'extraction des composés du houblon pendant le houblonnage à cru se fait relativement rapidement, généralement en 1 à 3 jours. Il est conseillé de ne pas dépasser les 3 jours. Une température « fraîche », de 10 à 14°C, semble idéale pour ne pas extraire trop de composés nuisibles à haute dose comme les polyphénols et réduire l’activité enzymatique conduisant au hop creep. Le houblonnage à cru peut même être envisagé en milieu de fermentation pour réduire l’extraction de résine et d’hydrocarbures astringents, et la dominance du goût vert de certains houblons.
Si une agitation est recommandée au moins une fois par jour pour augmenter l'efficacité de l'extraction, il faut être très vigilant à toute exposition à l’oxygène qui détériore les flaveurs du houblon.
Les types de houblons, leur forme de conditionnement, et le matériel utilisé doivent donc conduire à des tests réguliers. Les résultats organoleptiques seront différents en fonction de la méthode utilisée. Beaucoup de paramètres et de composés ne sont toujours pas correctement compris et analysés : le brassage revêt une dimension scientifique qui laisse présager de futures découvertes et des méthodes optimisant les flaveurs.
Références :
Advances in dry hopping for industrial brewing: a review - Fábio de Oliveira GOMES, Bernardo Pontes GUIMARÃES, Duan CEOLA & Grace Ferreira GHESTI : https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0101-20612021005008207
Dry Hop Best Practices: Using Science as a Guide for Process and Recipe Development - Scott JANISH : scottjanish.com/wp-content/uploads/2021/04/TQ-58-1-0402-01.pdf
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Qui n'a jamais entendu parler de "biotransformation" ? Aujourd'hui, ce mot s'est répandu dans le monde entier et fait partie du vocabulaire des brasseurs artisanaux. Malgré la complexité de la biotransformation, est-elle vraiment connue et bien comprise ? A-t-elle vraiment un impact sur nos bières ? Et surtout, comment en tirer profit ? Le présent article, de Joan Montasell publié originellement dans Brewer and Distiller International, tentera de répondre à toutes vos questions à ce sujet.
La biotransformation en soi est définie comme "la modification chimique apportée par un organisme à un composé". Bien que ce terme soit couramment utilisé en pharmacologie et en toxicologie, du point de vue du brasseur, il fait référence à l'interaction de deux ingrédients utilisés dans le brassage : la levure et le houblon. Le rôle de ces deux ingrédients dans la biotransformation sera abordé en détail, ainsi que l'utilisation d'enzymes exogènes pour influencer l'arôme et la saveur du houblon dans la bière.
Le rôle du houblon dans la biotransformation
Il est bien connu que le houblon est essentiel dans la production de la bière, principalement en raison de sa contribution à l'arôme et à l'amertume. Outre l'eau, la cellulose et diverses protéines, la composition chimique du houblon comprend des tanins (polyphénols), des résines de houblon et des huiles de houblon, chacun déterminant le profil organoleptique de la bière obtenue (tableau 1).
- Les polyphénols du houblon : Les polyphénols jouent également un rôle important dans le processus de brassage en raison de leur contribution au trouble non biologique (interaction protéine-polyphénol). Bien qu'ils soient également présents dans le malt, ils représentent jusqu'à 4 % du poids total des cônes de houblon séchés. Leur teneur dépend de la variété de houblon, de la zone de culture, de la technique de récolte et du degré de vieillissement [2].
- Résines de houblon : Les résines de houblon, ainsi que les huiles essentielles, se trouvent dans les glandes de lupulines du cône de houblon femelle. Elles sont principalement composées de résines dures et de résines molles, où se trouvent les acides amers. D'une manière générale, l'amertume est l'un des goûts les plus particuliers qui est associé à la bière, principalement en raison des molécules isomérisées d'acides α formées lors du processus d'ébullition du moût, appelées iso-α-acides.
- Huiles de houblon : La quantité d'huiles essentielles présente dans le houblon est très faible, mais leurs contributions au profil aromatique de la bière sont significatives. Cela est dû au faible seuil sensoriel des composés volatiles, notamment des thiols (groupe sulfuré des huiles de houblon), qui sont détectés à de très faibles concentrations. Le houblon séché contient entre 0,5 % et 3 % p/p d'huile, selon les variétés [2]. Ces huiles sont présentes dans une composition complexe comprenant jusqu'à 1 000 composés, tous issus d'un large éventail de classes chimiques [3]. Les huiles de houblon sont classées en trois groupes : fraction hydrocarbonée, fraction oxygénée et fraction soufrée [2]. Le linalol, un alcool monoterpénique de la fraction oxygénée, est considéré depuis quelques années comme un indicateur clé de l'arôme de houblon dans la bière [4]. Néanmoins, l'arôme et la saveur du houblon dans la bière ne doivent pas être attribués ni associés à une seule substance, car ils sont le résultat des interactions de nombreux composés et des synergies entre eux. Selon Takoi et al. (2010), les huiles de houblon telles que le géraniol et le β-citronellol affectent l'arôme global lorsque le linalol est présent en excès, créant un effet synergique contribuant de manière significative à une saveur fruitée et citronnée plus perçue dans la bière [5].
Le houblon contient un autre composé, le glycoside, qui joue également un rôle important dans la biotransformation. Par définition, les glycosides sont des molécules dans lesquelles une molécule de sucre est liée de manière glycosidique à une autre molécule. Dans la nature, on les trouve couramment dans les plantes et, en termes biologiques, ils jouent de nombreux rôles dans les organismes vivants, comme le stockage des produits chimiques ou même le transport des hydrates de carbone dans la plante et leurs libérations par hydrolyse. En brasserie, les glycosides dérivés du houblon sont principalement formés d'un alcool monoterpénique et d'un hydrate de carbone qui, à l'état combiné, constituent une molécule sans arôme et sans goût sucré. En outre, les composés aromatiques du houblon liés aux glycosides sont considérés comme contribuant à l'arôme du houblon dans la bière [6].
Depuis 2009, on observe une nette tendance à la croissance des variétés aromatiques plutôt que des variétés à alpha élevé, qui ont diminué au cours des dix dernières années, comme le montre la figure 1. En outre, les taux de houblon élevés ont augmenté au cours de la dernière décennie, ce qui suggère que l'arôme du houblon dans la bière est un attribut considéré comme très intéressant [8]. Cette forte demande de variétés de houblon aromatique, parmi d'autres facteurs de production, a conduit les brasseurs à rechercher des moyens nouveaux et innovants pour renforcer l'arôme et la saveur du houblon. En d'autres termes, la biotransformation du houblon peut devenir une solution potentielle pour optimiser l'utilisation du houblon en changeant la proportion de composés aromatiques spécifiques et, par conséquent, en modifiant la diversité des saveurs et des arômes de la bière.
Figure 1. Évolution du marché du houblon de 2009 à 2019 [7].
Le rôle de la levure dans la biotransformation
Sans levure, pas de bière. Ce micro-organisme est responsable de la transformation du moût en bière, un processus biochimique au cours duquel se produit la fermentation alcoolique, ainsi que la libération de dioxyde de carbone (CO2) et des composés aromatiques. Cependant, la levure est bien plus que cela. En 2003, King et Dickinson ont découvert pour la première fois une nouvelle biotransformation des composés du houblon par les levures qui avait un impact significatif sur la formation de l'arôme [9]. En outre, la levure est responsable d'une série de réactions modifiant la structure des alcools monoterpéniques pendant la fermentation, ce qui montre à quel point la biotransformation est complexe et diversifiée (figure 2). Selon Liu (2015), la biotransformation des terpènes oxygénés expliquerait au moins partiellement les différences d'arômes houblonnés entre le houblon brut et la bière finie, ainsi que certains autres volatils présents dans la bière [10]. Une étude plus récente de Sharp et al. (2017), a également conclu que les levures de brasserie (Saccharomyces spp.) présentent un éventail plus large de capacités d'hydrolyse des glycosides que ce que l'on pensait auparavant. D'autres études ont révélé l'importance de la levure dans la biotransformation, sur la base de la catalyse des liaisons glycosidiques dans la production de bières houblonnées [10] [11] [12] [13] [21].
Figure 2. Processus proposés pour la biotransformation des terpénoïdes par les levures [10].
Pendant la fermentation, où les cellules sont très actives, la levure sécrète naturellement des enzymes β-glucosidases de manière extracellulaire, celles-ci étant responsables de la réaction d'hydrolyse. La figure 3 montre le mécanisme de segmentation d'un composé non aromatique en un glucose et un linalol, permettant d'obtenir des composés plus aromatiques et des sucres fermentescibles dérivés d'une molécule de lynalyl glycoside.
Figure 3. Hydrolyse du glycoside de lynalyl libérant un sucre fermentescible et un terpène [14].
La libération des terpènes à partir des glycosides n'est pas la seule interaction entre la levure et le houblon, il existe d'autres exemples comme indiqués ci-dessous :
- L'estérification : Par définition, les esters sont une liaison entre un acide carboxylique et un alcool. Des études ont montré que la levure possède une activité estérase, ce qui entraîne l'estérification d'un certain nombre de composés du houblon. Par exemple, le géraniol et le citronellol, que l'on trouve naturellement dans le houblon, sont transformés en leurs formes acétates, l'acétate de géranyle et l'acétate de citronellyle, respectivement [9].
- Les thiols : Également connus sous le nom de mercaptans, les thiols sont une famille de composés aromatiques naturellement présents dans le houblon, soit libres, soit sous la forme de précurseurs inodores non volatils, qui peuvent être libérés par l'enzyme β-lyase. De nos jours, ils gagnent en popularité en raison de leur contribution à l'arôme de la bière, malgré leur faible concentration (moins de 1% des huiles de houblon), ainsi que le faible seuil de perception (parties par trillion ou ng/L). Comme l'a déclaré le professeur Shellhammer, "les thiols sont 10 000 fois plus puissants que le géraniol, mais ils ne sont présents dans le houblon qu'en quantités infimes" [15]. Les trois molécules thiol les plus abondantes en brasserie sont le 3SH (3-sulfanyl-hexan-1-ol, également connu sous le nom de 3MH), qui donne des notes d'agrumes et de pamplemousse, sa forme acétate 3SHA (également connue sous le nom de 3MH-A), qui donne des notes de fruit de la passion et le 4MSP (4-méthyl-4-sulfanylpentan-2-one, également connu sous le nom de 4MMP), qui est responsable de l'arôme de cassis [16].
Au cours de la fermentation, la levure Saccharomyces cerevisiae est capable d'absorber et de segmenter les précurseurs pour libérer les thiols libres, comme la 4MSP, grâce à l'activité β-lyase (Figure 4). De plus, les levures ont différentes capacités à révéler les thiols volatils en fonction de leur fond génétique et de leurs activités enzymatiques correspondantes [17]. Les thiols sont bien connus dans la recherche sur le vin depuis des décennies par rapport à la bière, ce qui reflète que davantage d'études sont nécessaires pour comprendre leur grand potentiel dans l'arôme de la bière.
Figure 4. Exemple de conversion d'un précurseur inodore en un thiol volatil par une levure [17].
Autres interactions : Les interactions entre la levure et le houblon peuvent également entraîner des effets indésirables, qui dépendent principalement du régime de houblonnage à sec pendant la fermentation. L'ajout de houblon en post-fermentation est pratiqué dans de nombreuses brasseries, mais les levures ne peuvent alors pas contribuer à la biotransformation. Un bref résumé des considérations relatives à la durée du houblonnage à sec est présenté dans le tableau 2. Parfois, la biotransformation peut être confondue avec une autre interaction entre la levure et le houblon, connue sous le nom d'effet de "hop creep". Ce phénomène est essentiellement décrit comme la refermentation observée dans une bière entièrement atténuée après un houblonnage à sec, et ses premières études ont été publiées en 1893 par Brown et Morris. Comme détaillé précédemment, des molécules de glucose sont libérées par l'hydrolyse des glycosides, bien que cela ne présente pas de problème du point de vue du brasseur, puisqu'elles sont métabolisées pendant la fermentation. Cependant, l'effet "hop creep" implique également la libération de molécules de glucose par l'action des enzymes amylolytiques, naturellement présentes dans le houblon, qui ont la capacité de dégrader les hydrates de carbone non fermentescibles (matière dextrine) en sucres fermentescibles.
Dans la brasserie artisanale, la plupart des bières ne sont pas filtrées, ce qui signifie qu'il reste des cellules de levure en suspension dans le produit final. Par conséquent, la combinaison de glucose libre et de cellules de levure peut entraîner une fermentation dans une bière conditionnée, ce qui conduit à des bières trop carbonatées, à la présence de diacétyle et à une teneur en alcool plus élevée, ce qui pose un problème de qualité pour les bières houblonnées. Comme l'ont récemment suggéré Stokholm et Shellhammer (2020), plusieurs facteurs peuvent favoriser ou réduire l'effet de " hop creep " afin de surmonter ce problème dans les bières houblonnées à sec, notamment la conception de la recette (composition du moût), la sélection de la souche de levure (hautement ou faiblement floculante), sa suspension pendant le houblonnage à sec, la méthode de houblonnage à sec (temps de contact et température), entre autres [19].
Le potentiel d'interaction entre la levure et le houblon a suscité un intérêt accru ces dernières années, à tel point que certains fournisseurs de levures commerciales se sont efforcés de mieux comprendre la valeur potentielle des souches de levure disponibles dans le commerce pour influencer la biotransformation et avoir un impact sur l'arôme et la saveur de la bière. La figure 5 en est un exemple : des souches de levure de brasserie disponibles dans le commerce ont été caractérisées par leur activité β-glucosidase, par le biais d'un test d'enzyme sécrétée à température ambiante. Néanmoins, il existe également des enzymes associées aux cellules, qui peuvent contribuer à la biotransformation lorsque la levure et le houblon sont en contact pendant la fermentation. En ce qui concerne les souches de fermentation haute ou basse, Sharp et al. (2017) ont conclu que rien n'indique que les levures lager ou ale présentent des activités plus élevées l'une de l'autre [12].
Figure 5. Caractérisation de l'activité β-glucosidase dans les souches de levure de brasserie Lallemand [14].
L'utilisation d'enzymes β-glucosidases exogènes
Dans la même étude menée par Sharp et al, un nombre total de 80 souches de levure ont été testées et classées en fonction de leur capacité à transformer les composés du houblon [12]. Bien que les résultats ne soient pas très encourageants, l'ajout d'enzymes pures a également été étudié, montrant un potentiel de biotransformation plus intéressant que les enzymes sécrétées naturellement par la levure. Se référant à l'une de ses études, Shellhammer rapporte que "l'arôme de houblon représente probablement environ 90% de l'arôme total du houblon dans la bière et que les glycosides n'en représentent probablement que 10%". Cependant, il mentionne également qu'une partie importante de l'arôme du houblon peut être libérée par ces glycosides [15]. Plus récemment, Meiners et Cavanna (2020) ont également testé l'utilisation d'enzymes commerciales, telles que la β-glucosidase et la β-lyase, afin de stimuler la biotransformation des terpènes et des thiols, respectivement [20]. Les résultats ont montré que l'utilisation d'enzymes offre une réelle possibilité de modifier le profil aromatique et/ou gustatif des IPA, même si les recettes doivent être adaptées en fonction des variétés et des quantités de houblon.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre la complexité des réactions impliquées dans l'utilisation d'enzymes exogènes et leur impact sur le profil organoleptique de la bière. En outre, il est également important de prendre en compte les nombreux autres facteurs qui pourraient jouer un rôle, tels que la sélection de la souche de levure, l'année de récolte du houblon, la variété et la composition de l'huile, son point d'addition, le temps/la température de contact levure-houblon, entre autres. En résumé, l'univers de la biotransformation est assez fascinant, et la sélection adéquate des souches de levures, des variétés de houblons et de leurs utilisations, ainsi que l'ajout d'enzymes exogènes, offrent aux brasseurs de nouvelles possibilités d'explorer de nouveaux moyens d'obtenir des bières aux goûts et aux arômes exceptionnels.
Article rédigé par Joan Montasell, MSc, Dipl. Brew, Responsable Technico-Commercial Lallemand Brewing Espagne et Portugal, et publié précédemment dans Brewer and Distiller International : https://www.ibd.org.uk/ibd-publications/coffee-break/
Remerciements : Nous remercions l'équipe de Lallemand Brewing pour son soutien sans faille et tout particulièrement Chaz Rice (Mascoma) et Tobias Fischborn (Lallemand R&D) pour leurs contributions.
Table 1. Composition du houblon [1]
Composant |
% du poids sec total |
Résines |
17 |
Huile essentielle |
0.6 |
Tannins |
4.5 |
Monosaccharides |
2.5 |
Pectine |
2.5 |
Acides aminés |
<0.2 |
Proteines |
17 |
Lipides et cire |
3.5 |
Cendres |
1 |
Cellulose, lignin, etc. |
45 |
Table 2. Effets du dry-hopping en fonction du moment d'ajout.
Dry-hopping |
|
Début de la fermentation |
Fin de la fermentation |
Réduction des huiles de houblon par extraction du CO2 |
Présence plus importante d'huiles de houblon en raison de la diminution du stripping du CO2 (contre-pression) |
Arôme de houblon masqué par d'autres composés de fermentation (par exemple, levure POF+) [13]. |
Réduction de l'oxygène dissous par la levure active |
Les huiles essentielles sont adsorbées par la membrane cellulaire de la levure et extraites de la bière lors de la floculation. |
Plus grande solubilité des huiles de houblon lorsque la teneur en éthanol augmente. |
Source: based on Sharp et al. (2016) [18].
RÉFÉRENCES
[1] Bamforth, C. W. (2004). Beer: Health and Nutrition (1st Ed.). Wiley-Blackwell Publishing.
[2] Almaguer, C., Schönberger, C., Gastl, M., Arendt, E. K., & Becker, T. (2014). Humulus lupulus - A story that begs to be told. A review. J. Inst. Brew., 120(4), 289-314. doi:10.1002/jib.160
[3] Eyres, G., and Dufour, J.-P. (2009). 22 - Hop essential oil: Analysis, chemical composition and odor characteristics. Editor(s): V. R. Preedy. In Beer in health and disease prevention (239-254). Elsevier Inc. doi:10.1016/B978-0-12-373891-2.00022-5
[4] Hanke, S. (2009). Linalool - A key contributor to hop aroma. MBAA - Global Emerging Issues.
[5] Takoi, K. et al. (2010). The contribution of geraniol metabolism to the citrus flavour of beer: synergy of geraniol and β‐citronellol under coexistence with excess linalool. J. Inst. Brew., 116(3), 251-260. doi:10.1002/j.2050-0416.2010.tb00428.x
[6] Kollmannsberger, H., Biendl, M., & Nitz, S. (2006). Occurence of glycosidically bound flavour compounds in hops, hop products and beer. Monatsschrift fur Brauwissenschaft, 59, 83-89.
[7] Barth-Haas (2019). Hop market update Barth-Haas Group (Last update Nov. 27th 2019).
[8] Lafontaine, S. and & Shellhammer, T. (2019). How hoppy beer production has redefined hop quality and a discussion of agricultural and processing strategies to promote it. MBAA TQ, 56(1), 1-12. doi:10.1094/TQ-56-1-0221-01
[9] King, A. J., and Dickinson, J. R. (2003). Biotransformation of hop aroma terpenoids by ale and lager yeasts. FEMS yeast research, 3, 53-62. doi:10.1016/S1567-1356(02)00141-1
[10] Liu, S.-Q. (2015). Impact of yeast and bacteria on beer appearance and flavour. Editor(s): A. E. Hill. In Brewing Microbiology (357-374). Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition. doi:10.1016/B978-1-78242-331-7.00017-4
[11] Takoi, K., Koie, K., Itoga, Y., Katayama, Y., Shimase, M., Nakayama, Y., & Watari, J. (2010). Biotransformation of hop-derived monoterpene alcohols by lager yeast and their contribution to the flavor of hopped beer. Journal of agricultural and food chemistry, 58, 5050-8. doi:10.1021/jf1000524
[12] Sharp, D. C., Steensels, J., & Shellhammer, T. H. (2017). The effect of hopping regime, cultivar and β ‐glucosidase activity on monoterpene alcohol concentrations in wort and beer. J. Inst. Brew., 123, 185-191. doi:10.1002/jib.418
[13] Opstaele, F., De Rouck, G., Janssens, P., & Montandon, G. (2020). An exploratory study on the impact of the yeast strain on hop flavour expressions in heavily hopped beers: New England IPA. BrewingScience. 73, 26-40. doi:10.23763/BRSC20-04OPSTAELE
[14] Lallemand (2017). Best Practices: Biotransformation. Retrieved from www.lallemandbrewing.com/wp-content/uploads/2017/03/LAL-bestpractices-Biotransformation-digital-1.pdf
[15] Bullen, C. (2019, January 2). An uncharted wilderness - Understanding hop compound biotransformation. Retrieved June 6, 2020, from Good Beer Hunting: www.goodbeerhunting.com/blog/2018/12/19/an-uncharted-wilderness-understanding-hop-compound-biotransformation
[16] Hieronymus, S. (2018, Sep 19). The complex case of thiols. Retrieved Jun 7, 2020, from Craft Beer & Brewing Website: www.beerandbrewing.com/the-complex-case-of-thiols
[17] Lallemand (2019). Sauvy™ - The thiolic yeast. Internal communication, Lallemand Oenology.
[18] Sharp, D., Vollmer, D., Shellhammer, T. (2016). Recent advances in controlling flavor and aroma in hoppy beers. Craft Brewers Conference . Philadelphia, Pennsylvania.
[19] Stokholm, A. and Shellhammer, T. H. (2020). Hop Creep - Technical Brief. Brewers Association. Retrieved from www.brewersassociation.org/educational-publications/hop-creep-technical-brief
[20] Meiners, L. and Cavanna, M. (2020). Using exogenous enzymes to boost biotransformation. MBAA TQ, 57(1), 33-36. doi:10.1094/TQ-57-1-0330-01.
[21] Praet, T., Van Opstaele, F., Jaskula-Goiris, B., Aerts, G., & De Cooman, L. (2012). Biotransformations of hop-derived aroma compounds by Saccharomyces cerevisiae upon fermentation. Cerevisia, 36(4), 125-132. doi:10.1016/j.cervis.2011.12.005
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- Catégorie : Conseils et techniques
Première variété née du programme de recherche mené par le Comptoir Agricole, le houblon Aramis, avec son arôme très fin et sa teneur en acide alpha, se met au service de votre bière à tous les stades du houblonnage.
Origine
Le houblon Aramis est issu d’un croisement entre la variété anglaise WGV (Withbread Golding Variety) et la variété française noble Strisselspalt. Première variété de houblon née du programme de recherche du Comptoir Agricole dans les années 2000, il est commercialisé depuis 2009 et enregistré depuis 2011. Au niveau phénotypique, la plante se caractérise par des cônes plutôt denses et fermes, des rameaux latéraux horizontaux et des lianes plutôt raides, ce qui peut rendre délicate sa mise au fil. Le houblon Aramis est considéré comme tardif, de par son démarrage en végétation et sa floraison : c’est donc l’une des dernières variétés à être récoltées durant la saison. En Alsace, 70 hectares d’Aramis sont cultivés par 33 houblonniers en 2021. Cette variété est également disponible en bio mais elle est très sensible aux maladies, comme le mildiou et l’oïdium, rendant sa production incertaine d’une année sur l’autre.
Propriétés
Composés |
Teneur de l'Aramis |
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Acides Alpha |
5-8 % |
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Cohumulone |
21.5-21.7% |
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Acides Beta |
3.8-4.5 % |
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Colupulone |
42.1-42.2 % |
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Huiles totales |
1.2-1.6 ml/100 g |
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Myrcène |
40 % |
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Humulène |
21 % |
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Monoterpène |
46 % |
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Sesquiterpène |
54 % |
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Humulène / Caryophyllène |
2.55 % |
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Linalool |
12-16 mg/100g |
A la faveur de ses origines, son arôme est fin avec des notes douces, épicées, légèrement d'agrumes et herbacée, comparable au Strisselspalt. Elle donne des bières fruitées, florales et houblonnées, dues aux sesquiterpénoïdes et grâce à sa haute concentration en linalool. Le profil aromatique d’Aramis est différent et plus complexe qu’un Hallertau Tradition par exemple, ce qui permettra au brasseur de réduire les doses pour obtenir le même résultat d’intensité aromatique.
Son taux d’huiles est 2 fois plus important que le Strisselspalt. Avec un taux d’acides alpha entre 5 et 8% et un taux de cohumulone faible, cette variété permet également une amérisation très agréable et peu longue en bouche, supérieure à celle du Strisselspalt et légèrement supérieure au Triskel, selon des tests effectués.
Utilisation dans la bière
Ce houblon peut s’utiliser dans différents styles de bière de fermentation haute ou basse : pour des Lagers et des Pils, des Pale Ales et IPAs, mais aussi dans des Bières de saison, des Triples Belges ou bien des Porters.
La brasserie Ninkasi l’utilise en aromatique pour sa French IPA, donnant des notes épicées et herbacées qui ont beaucoup de succès : « nous avons voulu élaborer une IPA française en dehors des sentiers battus, en n’utilisant pas des houblons américains fruités habituellement utilisés pour ce type de bière » nous explique David Hubert. Il est ajouté en houblonnage tardif en whirlpool pour capturer le maximum d’arômes en complémentarité du Mistral.
Romain Flesch des Bières du Donjon l’utilise presque dans toutes ses bières : blonde, blanche, ambrée, brune, IPA, blanche à la rose, quintuple, triple, stout et cerise. Dans les IPAs, l’Aramis est ajouté en dry hop comme amérisant, en complément du Triskel en aromatique. Il est également complémentaire au Strisselspalt dans d’autres bières. Les flaveurs obtenues vont des fruits blancs aux agrumes, tout en donnant un arôme un peu vert.
L’Aramis est aussi utilisé dans une bière belge très renommée, l’Orval, comme amérisant, en complémentarité des houblons Hallertau Tradition et Tomahawk.
En Suisse, Stefan Jakob de la brasserie Père Jakob, l’utilise en amérisant, en cuisson et houblonnage à cru. Il le trouve très complémentaire au Triskel, « le caractère du Triskel s'efface s’il est utilisé avec des houblons plus aromatiques tels que le Comet ou le Cascade ».
Nicolas Sanchez de la Brasserie Loro l’utilise quant à lui en aromatique dans sa bière Blonde. « Nous recherchons des notes houblonnées plutôt fruitées et herbacées, tout en gardant l'expression du corps malté de la bière. L'Aramis apporte ces flaveurs tout en finesse. Dans notre blonde, il est associé au Barbe Rouge en aromatique» nous explique-t-il.
L’Aramis est ainsi un houblon polyvalent qui vous aidera à atteindre vos objectifs en amertume ou en aromatique, tout en étant très complémentaire à d’autres houblons comme le Triskel, le Barbe Rouge ou bien le Strisselspalt. A tester donc en urgence, si vous ne l’avez pas encore fait !
Consultez la fiche de l'Aramis sur le catalogue
Voir sa disponibilité sur le site Hop France
Liens Brasseries
http://www.lesbieresdudonjon.fr
https://www.ninkasi.fr/
https://www.biereloro.fr/
http://www.perejakob.ch/
https://www.orval.be
V.F.