Brevet FR2030133A1 — publié le 19701030

i 2030133 La présente invention concerne le houblon, et, en particulier, les matières de houblons que l'on peut obtenir par un traitement mécanique ou extractif, et qui sont riches en résine. En particulier, mais non exclusivement, l'invention 5 concerne les matières de houblon obtenues par traitement mécanique qui sont riches en lupuline. l'industrie de la brasserie utilise, à divers effets, les houblons qui contiennent plusieurs groupes distincts de composés importants, l'un de ces groupes est constitué par 10 les acides "alpha", un autre est constitué par les acides "béta" (tous les deux ont un caractère plus ou moins résineux), tandis qu'un tiers est constitué par des huiles essentielles. Ges composants se comportent de façon différente, et sont utilisés à différentes phases de la fabrication de la bière ; toutefois, 15 à moins que l'on ne les sépare des houblons, et à moins que l'on ne sépare, tout au moins, les huiles essentielles des acides résineux,, les pertes sont considérables. C'est ainsi que les a-, oides résineux sont utilisés pour conférer l'amertume à la bière, mais que cette amertume ne se développe qu'à une température 20 élevée, raison pour laquelle il convient d'ajouter le houblon au modt avant ou pendant la cuisson de celui-ci. De cette façon, bien entendu, on perd la plupart des huiles essentielles» D'autre part, les huiles essentielles , qui confèrent à la bière sa saveur distinctive et son arôme, sont, plus généralement, in-25 corporées après la cuisson du moftt, et il peut être avantageux 'de les ajouter après que la fermentation s'est produite, de façon que la teneur en alcool facilite l'extraction des huiles. Si l'on utilise, à cette phase, des houblons, ou un concentré de houblons riches en lupuline, il est bien évident que les acides 20 résineux sont normalement perdus. Les acides résineux eux-mêmes diffèrent par leur • comportement. Il est traditionnel de transformer les acides alpha en acides "iso-alpha", pendant la cuisson du moftï, et ce sont les acides iso-alpha qui confèrent l'amertume, ou une ^5 partie de celle-ci. D'autre part, les acides béta ne sont nullement utilisés au cours des opérations de brassage, à moins qu'ils n'aient été, ou ne soient, oxydés délibérément. En outre, on peut signaler que les houblons, et même les poudres de houblons riches en lupuline, et certains ^0 extraits de houblons, contiennent divers produits acides 70 00693 2 2030133 indésirables, comprenant en particulier les tannins, qui sont responsables d'une grande partie du trouble qui peut se former dans la bière finale, à moins que l'on ne prenne des mesures pour les enlever ou les éliminer» 5 II est donc extrêmement souhaitable de veiller à ce que la lupuline entrant dans la composition des houblons se sépare en portions distinctes, contenant respectivement les acides alpha, les acides béta et les huilas essentielles. Dans ses grandes lignes, l'invention a pour ob-10 jet une méthode de traitement d'une matière résineuse de houblon, ladite méthode comportant une opération optionnelle soumettant ladite matière à une extraction en milieu aqueux, de préférence une solution d'hydrogénophosphate sodique ou potassique, ou une autre solution tampon, à température et pH con-15 trôlés, et servant à extraire sélectivement sous forme de préextrait les tannins et les matières acides autres que les acides alpha et béta, cette méthode consistant à jsxtraixe le résidu par une solution alcaline aqueuse, de préférence un hydrogé-nophosphate disodique ou dipotassique, à une température élevée 20 contrôlée généralement dépassant 40°C, le pH étant régulé, la dite extraction servant à extraire sélectivement les acides alpha pour former un premier extrait, et une dernière extraction pratiquée sur le résidu par une solution alcaline aqueuse, ladite seconde extraction servant à extraire les acides béta pour 25 former un second extrait» les huiles essentielles peuvent être extraites sous forme d'un troisième extrait si la lupuline résiduelle consommée ou l'autre matière résineuse de houblon peut être rejetée» l'expression "matière résineuse du houblon" 30 s'entend comme désignant une matière de houblon dans laquelle la teneur en acide a est d'au moins 12 $ en poids ou la teneur totale en résine de houblon d'au moins 24 $ en poids» Ceci exigera fréquemment la concentration du contenu en résine, par exemple au moyen d'un traitement mécanique, mais on notera que certaines 35 espèces de houblon riches en résine ont une teneur en acides résiniques suffisamment élevée pour permettre d'utiliser tout le houblon sous forme de poudre» On a constaté que l'on pouvait extraire sélectivement les divers groupes de composés acides sans recourir à *q des solvants organiques si l'on accordait l'attention voulue à 70 00693 3 2030133 la température et au pH au cours des divers stades d'extraction,. L'invention présente un aspect important : elle permet de séparer les tannins, les acides gras et d'autres matières acides indésirables sous forme d'un pré-extrait avant la séparation des acides alpha, et, fait particulièrement commode, ces deux séparations peuvent se faire avec la même solution-tampon ou solution alcaline. Normalement, les matières résineuses de houblon utilisées ont une teneur pondérale de 20 à' 30 fi en acide alpha» Si la teneur en acide alpha dépasse 30$, on peut modifier le procédé de l'invention en omettant la pré-extraction car il est vraisemblable que les teneurs en acides indésirables sont très faibles» D'autre part, si la teneur en acide alpha est inférieure à 20 fi (bien que supérieure à 12 $),. il peut être avantageux de laver initialement la matière de houblon par une solution de pH compris entre 4 et 9, telle qu'une solution-tampon d'hydrogénophosphate sodique ou potassique. On peut jeter le préextrait obtenu, qui contient les tannins indésirables. En général oe lavage se fera à froid, bien que si l'on maintient le pH inférieur à 6 environ, on puisse travailler à peu près au-dessus d« 40°C, en tenant le compte voulu de la solubilité des acides alpha» Si l'on maintient le pH en dessous de 7 environ, on peut procéder à un lavage plus long, et le tannin est mieux éliminé» Il est préférable d'obtenir le premier extrait à l'aide d'une solution aqueuse d'un sel acide comestible tel que l'hydrogéno-phosphate disodique ou dipotassique, à un pH pris entre 7 et 9, mais à une température dépassant 50°C, prise de préférence entre 60 et 90*0. Dans ce cas, la solution sera en général moins forte, une solution à 1,4 i> en poids d'hydrogénophosphate dipotassique donnant un pH de 8,5 au voisinage de 80°C. Si l'on utilise un alcali plus fort, on devra le réguler étroitement (en concentration et quantité) pour assurer à l'extraction la sélectivité voulue. Quand les matières acides indésirables et les acides alpha ont été extraits, on traite le résidu par une solution alcaline aqueuse appropriée de façon à extraire sous forme d'un second extrait les acides béta qui restent» A cet effet, il est préférable d'utiliser une solution aqueuse de carbonate sodique ou potassique à une température dépassant 40°0 - 50°G, de préférence dans les limites de 60 à 90°C 70 00693 4 2030133 0,5 1° en poids est préférée, mais cette concentration n'est nullement critique et pourrait, par exemple, aller de 0,2 à 2 # en poids» Selon l'alcali utilisé, la température pourrait être de 25°G à 100°C, les solutions alcalines les plus fortes corres-5 pondant aux plus "basses températures. les acides étant extraits, on séparera normalement les huiles essentielles par extraction au solvant, mais on peut utiliser le résidu de la précédente extraction directement dans la fabrication de la "bière soit par addition au moût 10 chaud à la fin de la cuisson ou vers la fin de celle-ci, soit par addition à la "bière à tout moment. C'est une caractéristique de l'invention que les huiles essentielles soient laissées dans le résidu provenant de l'extraction des acides résineux et puissent être utilisées sous cette forme. Naturellement, si 15 on utilise les techniques connues d'extraction par solvant, on enlève d1abord les huiles essentielles et le résidu après l'extraction des acides est sans valeur. Si on utilise un solvant pour extraire les huiles, l'éthanol convient particulièrement "bien et peut être utilisé à la température ambiante, e'est-à-20 dire sans être chauffé. On peut réaliser une extraction sélective en réglant la concentration de l'éthanol. On peut utiliser d'autres solvants comestibles et compatibles avec la bière. On peut conduire les phases d'extraction, individuellement ou en totalité, par l'une quelconque des techni-25 ques connues propres à mettre en contact un solide et un liquide. En particulier, si dans 1'uncquelconque des phases, l'extraction est conduite de façon à mettre le concentré de lupuline en contact avec l'agent liquide d'extraction à la fin de ladite phase d'extraction, de façon que l'on obtienne ainsi ce que 30 l'on pourrait appeler une "dernière sous-fraction", lesditesdernièiœ sous-fractions sont de préférence séparées de la fraction correspondante, et sont ajoutées au concentré de lupuline ou au solvant utilisé pour préparer la quantité suivante, ou charge, de l'extrait correspondant. Cette technique, utilisable lorsque 35 l'extraction se fait en continu aussi bien que lorsqu'elle se fait par charges, sert à améliorer la sélectivité de l'extraction. Il est particulièrement avantageux de l'utiliser dans le cas du premier extrait, contenant les acides alpha. On améliore l'utilisation finale des fractions 40 résine en améliorant la pureté de ces fractions - en i4 70 00693 5 2030133 particulier en minimisant la teneur en acide "béta de la fraction contenant l'acide alpha» Cette pureté améliorée sera obtenue si l'extraction se fait sur de la lupuline ou autre matière de houblon tassée en lit, le lit nfétant pas dérangé au cours de l'extraction des divers extraits» Deux procédés, cités à titre d'exemples, ont permis d'y arriver,* soit en faisant percoler l'alcali au travers d'une colonne contenant la poudre riche en lupuline, ou d'autres fractions résineuses de houblon} soit en tassant la poudre dans une centrifugeuse à panier, de telle façon que la profondeur du lit dépasse 5 cm -, et en pulvérisant l'alcali chauffé contre la surface intérieure du lit tassé. La vitesse de^otation de la centrifugeuse et le débit d'arrivée de l'alcali, doivent être accordés de telle sorte que le lit ne soit pas entraîné notablement , et ne se dessèche pas» Dans les deux cas, il est nécessaire d'ajouter au lit un agent de filtration, afin de lui assurer une perméabilité appropriées les matériaux préférés étant la cellulose ou le sable, mais tous autres matériaux similaires, tels que le kieselguhr, les poudres de mica ou les poudres de diatomées, peuvent être utilisés. Il est également avantageux, pendant l'extraction de la fraction des acides alpha, de maintenir au contact des solutions en cours de fractionnement, et des solutions fractionnées, une atmosphère inerte, telle que du dioxyde de carbone, ou de préférence, de l'azote, et de désaérer les solutions alcalines avant l'emploi, de préférence par ébullition. On pourrait utiliser bien des genres d'extracteurs continus, pourvu qu'ils puissent être utilisés sans que le lit soit dérangé, et que l'équipement puisse être fermé, de façon à maintenir une atmosphère inerte au contact des alcalis servant à l'extraction et du lit tassé» Le pré-extrait , contenant les acides gras et d'autres matières acides indésirables sera normalement jeté» Le premier extrait, à part les dernières sous-fractions, s'il en existe, que l'on pourra aj'outer à une charge suivante d'acides âlpha, pourra par exemple être mis à bouillir, à la pression atmosphérique, pendant deux heures environ à pH 9 (ou plus longuement si le pH est plus petit), ou sous une pression supérieure, pendant moins longtemps, pour que les acides alpha s'isomé-risento A pH 10, on peut laisser la fraction des acides alpha passer la nuit à la température d'extraction. Il est préférable 70 00693 6 2030133 d'ajouter directement la solution d'acides iso-alpha obtenue au moût de bière, ou à la bière en fermentation., A ce sujet, il importe de noter que 1'isomérisation et l'utilisation des acides alpha ne se font, dans des conditions satisfaisantes, que si 5 ces acides sont, pendant 1'ébullition, séparés des acides béta, et des matières végétales en généralo le second extrait, d'autre part, sera normalement mis en contact avec une source d'oxygène moléculaire, de préférence de l'oxygène gazeux, à une température élevée, qu'il convient de prendre entre 70 - 90°C, 10 afin qu'il se forme des produits amers d'oxydation, principalement des hulupones. Ces produits peuvent être ajoutés pendant 1'ébullition du moût, pour lui conférer une saveur amère ; ils facilitent alors également la fermentation ultérieure du moût, bien que, pour incorporer une quantité plus grande de matière 15 amère, on puisse également les ajouter à la bière fermentée.On a constaté qu'il était avantageux d'ajouter des substances ca-talytiques pour démarrer la réaction d'oxydation, ce que l'on peut obtenir en ajoutant une partie des produits d'oxydation à la quantité suivante de la fraction d'acide béta qui doit être 20 oxydée® Il est en général commode d'utiliser les extraits aqueux tels qu'ils sont obtenus à la fin du traitement. Toutefois, il peut parfois être avantageux de concentrer les solutions, ce qui peut se faire de deux façons : soit en évaporant 25 les fractions, ou en les lyophilisant ; soit en cristallisant ou en précipitant par une autre méthode, les acides alpha et béta à partir de leur solution respective, et en traitant les matières redissoutes pour obtenir des solutions plus concentrées. Ce procédé sert également à purifier une fois de plus les acides 30 alpha et béta, les résines se présentant alors sous une forme commode, permettant de les conserver soit en vue d'un traitement ultérieur, soit pour les utiliser directement dans les opérations de brassage. Afin d'obtenir de bonnes teneurs en acides alpha,il convient d'utiliser une solution d'un sel acide comestible telle 35 qu'une solution aqueuse de citrate de potassium ou de sodium pour la première phase d'extraction et d'ajouter lentement l'acide comestible tel que l'acide citrique pendant la cristallisation jusqu'à ce que pH 5 soit atteint. Après avoir éliminé par filtration les acides a (qui peuvent être au moins partiellement 40 sous la forme de leurs sels potassiques ou sodiques) on ajoutera 70 00693 7 2030133 de l'hydroxide de sodium ou de potassium à la solution usée, ce qui permettra de la réemployer pour une nouvelle extraction sur davantage de poudre riche en lupuline. Une technique appropriée pour abaisser lentement le pH pendant la cristallisation consiste à faire barboter du dioxide de carbone dans la solution (dans 5 ce cas, le dioxide de carbone est considéré comme un acide comestible), et c'est la méthode préférée pour abaisser le pH de la fraction des acides béta» Dans les deux cas, le rendement sera amélioré si l'on maintient la température au voisinage de 10 0°C au cours de la cristallisation» Le résidu provenant des opérations d'extraction sera utilisé tel quel,ou traité en vue de l'isolation ou de la concentration des huiles essentielles» De la sorte, lorsque ces huiles auront été extraites au moyen d'éthanol ou d'un autre 15 solvant organique, ce dernier produit pourra être éliminé par évaporation sous pression réduite en atmpsphère inerte» Le concentré obtenu pourra, soit être ajouté directement à la bière, pour lui conférer la saveur du houblon, soit fractionné à nouveau, par exemple par distillation fractionnée, avant que l'on 20 ne l'ajoute à la bière, en totalité ou en partie» On peut, dans une certaine mesure, obtenir les fractionnements recherchés de l'huile essentielle en extrayant la lupuline restante par de l'éthanol en solution aqueuse. La concentration en éthanol se tient en général entre 60 et 100 fi mais de préférence entre 25 80 et 90 fi» Dans le brassage de la bière, la lupuline résiduelle qui contient les huiles essentielles ou tout extrait contenant ces huiles, et exempt de solvant incompatible avec la bière, peuvent être ajoutés au moût à la fin, ou vers la fin de la période de çîiiBgon-j, de façon à remplacer les houblons aroma-30 tiques que l'on ajoute souvent au dernier stade de la cuisson du modtt. Les exemples suivants montrent comment l'invention peut être mise en application» Exemple 1 35 On mélange 15 g d'une poudre riche en lupuline préparée à partir de houblon de la variété "Bramling Cross", dont la teneur en acides alpha (déterminée par spectrophotométrie) est de 20,2 fi avec 150 grammes de sable à gros grains, lavé à l'acide, et on tasse le mélange dans une colonne à chemise d'eau, 40 de 10 cm de long, et de 2 cm de diamètre. On fait circuler 200 ml 70 00693 8 2030133 d'une solution aqueuse froide à 2,4 $ d'hydrogénophosphate dipotassique dans la colonne, puis 20 ml d'eau distillée. On jette le pré-extrait obtenu avec ces solutions» On fait circuler de l'eau à 65°C dans la chemise de la colonne, et l'on fait passer 5 dans le lit tassé une solution aqueuse à 2,4 $> d'hydrogénophosphate dipotassique, à 70°C. On obtient au total 700 ml d'éluant, contenant 0,40 $ d'acides alpha (teneur déterminée par speotro-photométrie), ce qui correspond à un rendement de 94 $» Cette solution constitue le premier extrait, l'extrait aux acides al-10 pha. On fait à nouveau passer une petite quantité d'eau distillée (environ 20 ml) daâs la colonne, puis une solution aqueuse à 0,5 i> de carbonate de potassium, chauffée à 70°C. On obtient au total 200 ml d'éluant, qui contient 0,57 1t d'acides béta (par spectrophotométrie), ce qui constitue le second extrait, 15 extrait aux acides béta® On ajoute à l'extrait aux acides alpha suffisam-. ment de solution aqueuse à 10 ^ d'hydroxyde de potassium pour élever le pH à 9,0» et on met le tout à bouillir, en atmosphère d'azote, mais on prévoit nne certaine perte à 1'ébullition, afin 20 d'éliminer les produits volatils indésirables. Après deux heures, la concentration des acides alpha résiduels ne dépasse pas 0,02?é (par spectrophotométrie et chromatographie en couche mince). En' ajoutant la totalité des produits ainsi traités à 60 litres de bière, on augmente l'amertume de celle-oi de.28 "unités européen-25 nés d'amertume (U.E.A. ou E.B.Us) . On porte la température du second extrait, aux acides béta, recueilli à la sortie de la colonne, à 80°C, et on agite continuellement l'extrait en atmosphère d'oxygène pendant 8 heures. On maintient une pression légèrement supérieure à la 30 pression atmosphérique pour assurer une solubilisation appropriée de l'oxygène. Après cette période de 8 heures, il ne reste que de faibles quantités d'acides béta non-oxydés. Si l'on ajoute le produit obtenu à la bière précédente, déjà traitée par la première fraction, l'amertume augmente encore de 2 U.E.A. 35 On extrait de la colonne la lupuline résiduelle, et on l'ajoute aux 60 litres de bière, rendue amère par le procédé précédent, et, après 12 heures, le houblonnage de la bière est terminé» Il aurait fallu, pour obtenir le même degré d'a-40 mertume (30 U.E.A) dans 60 litres de bière » utiliser 29,7 g de 70 00693 9 2030133 lupuline à 20,2 $ d'acides alpha, en appliquant les techniques classiques d'ébullition du moût. Il aurait fallu ajouter 1,5 g supplémentaire pour le houblonnage à sec, ce qui aurait fait un total de 31,2 g» le rendement d'utilisation de la lupuline est 5 donc au moins doublé par le procédé suivant l'inventiono Si l'on avait ajouté davantage d'hydroxide de potassium à la fraction d'acides alpha de façon à élever le pH à 10, on aurait pu le maintenir à environ 65°C pendant 24 heures au lieu de le faire bouillir, de sorte que moins de 0,3 $ de 10 l'acide a serait resté non isomérisé» Naturellement, des considérations économiques peuvent imposer l'utilisation de solutions isomérisées acides a dans lesquelles le degré d'isomérisation n'aurait pas été poussé si loin» lu lieu d'ajouter la lupuline résiduelle telle 15 qu'elle est extraite de la colonne, on aurait pu d'abord extraire celle-là avec 100 ml d'éthanol et ensuite évaporer l'éthanol de l'extrait pour obtenir un fluide visqueux contenant 0,15 g S'huile. L'addition de cette huile à la bière dans la proportion de 0,5 pop<>m est suffisante pour permettre de déceler aisément 20 dans 1'arôme de la bière les constituants de l'huile essentielle» Exemple 2 On mélange 15 grammes d'une poudre riche en lupuline, provenant de houblons de la variété "Styrian", qui contiennent 28,6 $> d'acides alpha, à 150 g de sable à gros grains, 25 lavé à l'acide , et à 150 g de kieselguhr, qualité grossière, et on tasse le tout dans une colonne comme dans l'exemple 1. On soumet le lit à l'extraction par 100 ml d'une solution aqueuse froide, à 2,8 $> d'hydrogénophosphate disodique, et par 20 ml d'eau distillée froide, on jette le pré-extrait obtenu. On fait circu-30 1er dans la chemise de la colonne de l'eau à 62°C, et on fait passer dans le lit une solution aqueuse, à 2,8 $ d'hydrogénophosphate disodique, à une température de 62°C. On obtient au total 700 ml d'éluant, qui contient 0,55 1° d'acides alpha, soit un rende- ' ment de 90 #» On fait passer ebsuite dans la colonne une faible 35 quantité d'eau distillée, puis une solution aqueuse à 0,5 $ de carbonate de sodium, à 62°C. On obtient au total 350 ml d'éluant, qui contient 1,05 fo d'acides béta» Le résidu peut être traité comme dans l'exemple 1» 70 00693 10 2030133 REVEND I. CITIONS le Méthode de traitement d'une matière résineuse de houblon caractérisée en ce que l'on soumet la matière à une extraction par un alcali en solution aqueuse,à une température élevée 5 et régulée, et à un pH régulé, de façon à extraire sélectivement les acides alpha,le résidu étant ensuite soumis à une extraction par un alcali en solution aqueuse afin d'extraire les acides béta. 2. Méthode selon la revendication'!, caractérisée en ce que l'on soumet la matière de houblon à un lavage initial, par un 10 fluide aqueux, à une température et un pH régulés, de façon à extraire sélectivement les tannins et les matières acides autres que les acides alpha et béta. 3o Méthode selon la revendication 2 caractérisé en ce que le lavage initial se fait par une solution-tampon , de pH com-15 pris entre 4 et 9o 4„ Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'on extrait les acides alpha à une température dépassant 40°C et à un pH compris entre 7 et 9« 5» Méthode selon la revendication 4 caractérisée en ce 20 que l'on utilise une solution aqueuse d'un sel acide et comestible de sodium ou de potassium,à une température dépassant 50*0. 6» Méthode selon l'une quelconque■des revendications précédentes caractérisée en ce que les huiles essentielles restant après extraction des acides alpha et béta sont séparées du rési-25 du par extraction avte insolvant comestible,, 7« Méthode selon l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3 caractérisé en ce que l'on extrait les acides alpha par une solution aqueuse d'un sel comestible acide de sodium ou de potassium, le sel correspondant d'acides alpha étant éliminé par 30 cristallisation, la cristallisation étant facilitée par l'incorporation d'un acide comestible» 8» Méthode selon l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3 caractérisée en ce que l'on utilise une solution aqueuse de carbonate de sodium ou de potassium pour extraire les acides 35 béta, le s.el correspondant des acides béta étant éliminé par cristallisation, la cristallisation du sel étant facilitée par l'addition d'un acide comestible»