Brevet FR2556005A1 — publié le 19850607

La présente invention est relative à des perfec- tionnements apportés aux procédés de production de bière. Comme on le sait, c'est au cours des opérations de brassage (qu'elles aient lieu par infusion, par décoction ou par des méthodes mixtes) que les enzymes qui se sont dévelop- pées dans le malt solubilisent une certaine quantité des ma- tières premières. C'est au cours de ces opérations que les amylases transforment l'amidon en oses et en oligoholosides fermentescibles. C'est au cours de ces opérations également que les protéines sont dégradées par les protéases en poly- peptides, peptides et acides aminés. Ces processus enzymatiques conduisent à la maïsche qui est séparée par exemple par filtration en moût et en drè- ches. Ces dernières quoique servant à l'alimentation du bétail sont mal valorisées et représentent en poids près du quart du malt introduit pour la préparation des moûts. C'est la raison pour laquelle il a été proposé dans l'Art antérieur de réaliser une transformation plus complète du malt en moût par l'addition d'enzymes au cours des opéra- tions de brassage. On a ainsi proposé: - l'addition de protéases pour provoquer une dégradation plus poussée des protéines contenues dans le malt; - l'addition de l'alpha-amylase pour liquéfier plus rapide- ment et plus complètement l'amidon du malt; - l'addition de la béta-glucanase pour dégrader les poly- holosides dans la paroi cellulaire de l'albumen du malt; - l'addition de la glucoamylase, laquelle en hydrolysant les liaisons a -1,4 glucane des polysaccharides, conduit à une augmentation générale du taux -final de fermentation du moût. Toutes ces additions d'enzymes ont pour but de di- minuer le poids des drèches et d'utiliser aussi complètement que possible les matières premières mises en jeu. Encore -2- faut-il que cette diminution du poids des drèches ne soit pas obtenue aux dépens de la stabilité de la bière, ni aux dépens du caractère et de la qualité de la bière obtenue. Ce qui n'était (et de loin) pas le cas pour toutes ces tentatives. Il est à noter qu'aucune des tentatives décrites ci-dessus ne préconise l'addition des enzymes préalablement à l'opération de brassage du malt. Il a également été proposé d'introduire une cellu- lase d'origine fongique, provenant de Trichoderma reesei, dans la cuve de brassage du malt et de procéder au brassage du malt par chauffage par paliers successivement à 53'C, puis à 63-67C et enfin à 76'C, l'addition d'une telle cellulase ayant pour effet de dégrader les B-glucanes et les pentosanes présents dans le malt et dans les éventuelles adjonctions de houblon ou de farine de froment au malt, ainsi que dans les parois cellulaires du malt; un tel traitement a pour résul- tat d'améliorer considérablement la filtrabilité des moûts obtenus, de réduire leur viscosité et d'augmenter leur rende- ment (fú. Proc. Inst. of Brew. Aust. + New Zeal. Section, 1980, pages 1271347, pour une addition de cellulase comprise entre 0,03 et 0,05 % du poids du malt ou de la charge de malt + houblon ou farine de froment. L'Article cité plus haut men- tionne également que les quatre fractions enzymatiques cellu- lolytiques séparées par chromatographie par échange d'ions, de cellulase provenant de Trichoderma reesei, à savoir deux fractions C1I et C1II d'exo-glucanases et deux fractions CxI et CXII d'endo-glucanases, et la fraction B-glucosidase BII, améliorent également, mais dans une proportion moindre, la filtrabilité de moûts résultant du brassage de versements de mélanges de malt et de farine de froment ou de malt et de houblon lorsqu'elles sont ajoutées aux versements à des doses aussi faibles que 0,002 à 0,12 % en poids, respectivement, pour la fraction C1I et que 0,0009 à 0,012 % en poids, res- pectivement, pour la fraction CxI, par exemple. Le traitement décrit ci-dessus prévoit bien l'addi- -3- tion de la cellulase avant l'opération de brassage du malt; toutefois, le brassage du malt intervient immédiatement après cette addition, dans les conditions bien connues dans l'Art antérieur, par paliers de températures successifs à 52 C, 63C, 76 C, et si l'addition de cellulase a une incidence sur la filtrabilité et le rendement, il ne semble pas qu'elle ait pour effet de réduire le poids des drèches. La présente invention s'est en conséquence donné pour but de pourvoir à un procédé de production de bière qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les procédés visant au même but antérieurement connus, notamment en ce qu'il permet une augmentation considérable du rendement de brassage et une réduction très appréciable du poids des drè- ches, sans avoir d'effets indésirables sur les caractéristi- ques de la bière telles que sa stabilité, son caractère, sa qualité ou ses propriétés organoleptiques. La présente invention a pour objet un procédé de production de bière, caractérisé en ce que l'on traite le malt au cours d'une phase préalable d'empâtage, par une cel- lulase propre à transformer la cellulose cristalline présente dans le malt, en cellulose amorphe, sans modifier la nature des sucres présents dans le produit fini, à savoir la bière obtenue, et en ce que l'on soumet ensuite le malt ainsi trai- té à des phases de brassage, de fermentation et de filtration dans des conditions connues en elles-mêmes. La Demanderesse a découvert, en effet, que la cel- lulose cristalline présente dans le malt bloque les enzymes propres du malt développées au cours des opérations de malta- ge de l'orge; il lui est donc apparu que pour améliorer l'activité enzymatique propre au malt au cours du brassage, il faut éliminer la cellulose cristalline en la transformant en cellulose amorphe, qui n'exerce pas d'effet de blocage sur les enzymes propres du malt. Il est connu, comme on l'a indiqué plus haut, que la cellulase est un complexe enzymatique à plusieurs compo- 4- santes dont les trois plus importantes sont: - la composante C1, dont la structure est encore mal identi- fiée, mais qui comprend une exo-cellobiohydrolase et dont la principale propriété est de transformer la cellulose cristalline en cellulose amorphe, - la composante Cx constituée par des endo-gluconases et dont la propriété est de transformer la cellulose amorphe en produits solubles tels que la cellobiose et le glucose, - la cellobiase, ou B-glucosidase, qui hydrolyse la cellobio- se et les petites chaînes cello-oligosaccharides en gluco- se, mais n'a aucune action sur la cellulose. La Demanderesse a donc fondé la présente invention sur le fait que seule une cellulase présentant une activité enzymatique C1 prépondérante serait apte à atteindre le but qu'elle s'était fixé. En outre, la cellulase à activité enzy- matique C1 prépondérante utilisable dans le cadre de la pré- sente invention doit présenter une proportion de composante cellobiase aussi faible que possible, car dans le cas d'une cellulase présentant une forte proportion de cellobiase, le malt comprendrait une quantité importante de sucres réduc- teurs provenant de la cellulose et non des sucres réducteurs provenant de l'action des amylases développées lors des opé- rations de maltage, c'est-à-dire que le produit obtenu, com- prenant des sucres différents de ceux que doit contenir la bière, serait un produit autre que de la bière. La Demande- resse a pu établir qu'une cellulase fongique obtenue à partir de Trichoderma viride ou de Trichoderma reesei répond aux conditions requises conformément à la présente invention. Selon un mode de réalisation préféré du procédé ob- jet de la présente invention, la cellulase mise en oeuvre est de la cellulase obtenue à partir de Trichoderma viride ou de Trichoderma reesei. Selon un autre mode de réalisation préféré du pro- cédé objet de la présente invention, le traitement enzymati- que du malt par la cellulase, au cours de la phase d'empâta- 2556 0 0 5 ge, est effectué à une température comprise entre 45 et 50'C. Selon encore un autre mode de réalisation avanta- geux du procédé objet de la présente invention, la quantité de cellulase mise en oeuvre est comprise entre 0,05 et 2 % par rapport au poids du malt. Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, le traitement enzyma- tique du malt par la cellulase au cours de la phase d'empâta- ge et l'opération de brassage subséquente, sont réalisés à un pH compris entre 4,5 et 6,5. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention vise plus particulièrement le nouveau procédé de production de bière conforme aux disposi- tions qui précèdent, ainsi que les moyens pour sa mise en oeuvre et les procédés d'ensemble dans lesquels est inclus ledit procédé. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complé- ment de description qui va suivre, qui se réfère à des exem- ples de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces exem- ples de mise en oeuvre sont donnés uniquement à titre d'il- lustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. EXEMPLE 1 On mélange 1 kg de malt broyé avec 4 kg d'eau. Le pH est ajusté entre 4,5 et 6,5 et on agite en chauffant pro- gressivement jusqu'à 40 C. On ajoute alors 200 mg de cellulase préparée à par- tir de Trichoderma viride QM 9414, puis on porte la tempéra- ture du mélange à 45-50 C, et on maintient cette température pendant une heure. On poursuit alors le chauffage de manière à ce que 6- la montée de la température se fasse à une vitesse de 1'C par minute. Quand la température atteint 52'C, on maintient ce palier pendant 15 minutes. On opère de la même façon à 63C (palier de 15 minutes) et à 75'C (palier de 10 minutes). Ce dernier palier (10 minutes à 75 C) a surtout pour objet d'inhiber les enzymes et notamment l'alpha-amylase, avant la filtration de la maYsche. Caractéristiques du produit obtenu Le Tableau I ci-après présente les résultats d'un brassage de référence et d'un brassage conforme à la présente invention. TABLEAU I Avec traitement Analyses sur le moût Référence enzymatique Densité PLATO () 13,09 15,37 Protéines totales (g/100 ml) 144 182 20. Trouble (unités EBC) 180 130 Maltotriose (g/100 ml) 1,99 1,67 Maltose (g/100 ml) 6,65 7, 80 25. Glucose (g/100 ml) 1,22 2,95 Fructose (g/100 ml) 0,09 0,37 Par ailleurs, la quantité de drèches est réduite de 32 %. 222 g: pour le brassage de référence, 151 g: pour le brassage conforme à la présente invention. Il résulte des caractéristiques présentées dans le Tableau I que le traitement enzymatique préalable conforme à la présente invention aboutit à des résultats extr6mement intéressants et notamment: -7- - le moût obtenu est plus concentré en sucres fermentesci- bles; - la quantité des résidus solides est nettement réduite; - la concentration en sucres du moût permet de passer à un brassage haute densité, sans être obligé de passer par une évaporation en chaudière; - le trouble, exprimé en unités EBC, est réduit. Les analyses effectuées sur le moût ont de plus dé- montré que le profil en acides aminés du moût n'est pas per- turbé par l'addition de la cellulase. EXEMPLE 2 On ajoute à 1307 g de mouture humide de malt, 2,5 g de cellulase obtenue à partir de Trichoderma viride QM 9414. La température de la masse est portée progressivement (1lC/minute) à 48'C et on maintient à cette température pen- dant 60 minutes au cours desquelles on laisse agir l'enzyme sur le versement. On procède alors à l'opération de brassage propre- ment dite comme décrit à l'Exemple 1, par chauffage par pa- liers à 52 C, puis 63 C, puis 75 C. Parallèlement, on effectue un essai témoin dans le- quel on soumet 1575 g d'un versement de la même mouture humi- de de malt à une première phase de chauffage à 48 C pendant une heure, pendant la phase d'empâtage, après quoi on procède à l'opération de brassage dans les mêmes conditions que celles décrites dans l'Exemple 1. L'essai avec la cellulase et l'essai témoin ont utilisé, pour la phase de fermentation, la même levure. Le Tableau II ci-après rassemble les résultats des principales phases du cycle de brassage. - 8 - TABLEAU II RESULTATS COMPOSES DES ESSAIS AVEC CELLULASE ET SANS CELLULASE ANALYSES TEMOIN ESSAI BRASSAGE Densité Plato (O) 12,03 12,03 Alcool (% en poids) 3,8 3,78 Maltotriose (g/100 ml) 0,11 0,16 Maltose (g/100 ml) 0,28 0,22 Matières amères g. extrait 2,9 2,5 Versement malt g. 1575 1307 Durée filtration h. 3 3 Rendement brassage % ' 75,4 78,9 Poids humide drèches g 1370 999 Réduction poids drèches humides % - 26,6 Hauteur drèches cm 17,5 13,5 Addition acide H3PO4 1N ml 1,9 1,4 pH fin filtration 5,81 5,70 Evaporation horaire % 5,94 6,93 FERMENTATION Densité limite oP 2,69 2,46 Atténuation limite oP 76,8 79,09 Densité finale fin fermentation OP 3,36 3,11 Densité finale fin garde OP 2,95 3, 03 Atténuation fin fermentation % 92,49 92,90 Atténuation fin garde % 97, 08 93,77 Taux de multiplication des levures 2,1 2,3 Indice de démarrage 5, 8 5,6 Unités de temps d'atténuation 73,0 73,0 FILTRATION Débit de filtration 1/h/m2 78 - 92 -9 On constate que pour un versement inférieur de 17 % en malt par rapport au témoin, le rendement de brassage est de plus de 3 % supérieur. La quantité de drèches récoltées est réduite de 26,6 % par rapport au témoin (drèches humides). Les autres résultats de brassage ne présentent pas de différences importantes, à l'exception du taux de multi- plication des levures qui est un peu plus élevé par rapport au témoin et qui dénote un léger changement dans la cinétique de fermentation dans le sens d'une amélioration de cette der- nière. En particulier, la concentration en polyphénols ne présente pas de différence significative par rapport au té- moin, dans la bière obtenue en mettant en oeuvre le procédé conforme à la présente invention, ce qui signifie que son goût n'est pas modifié. Par ailleurs, la bière obtenue par le procédé con- forme à la présente invention, ne présente pas, à la filtra- tion, un comportement différent de celui de la bière obtenue par le témoin, ce qui est parfaitement cohérent puisque la présente invention ne cherche pas à améliorer la filtrabilité de la maische, comme les procédés connus dans l'Art antérieur qui ajoutent la cellulase au cours de la phase de brassage. Le Tableau III ci-après rassemble les principales mesures physicochimiques de la bière obtenue par le procédé témoin et de la bière obtenue par le procédé conforme à la présente invention. Le Tableau III fait apparaître que les bières issues de brassins traités par la cellulase conformément à la présente invention, ne diffèrent pas de façon significative des bières obtenues par le procédé témoin. m o W N Extrait apparent o8M (Plato) * -^ Extrait réel n (Plato) Extrait primitif CD CD (Plato) w w * - Alcool en poids co D % Alcool en volume M j -J C> % _____ _ EBC H Brillance j,"n, 0 oC O Brillance o 20oC v v Ns N Test 7/1 02 dissous o ppm Fructose Glucose Saccharose g/100 ml O a s - Maltose N___ N g/100 ml a. Maltotriose - g/100 ml N- B3 P Catdchine ppm oP C o o Epicatdchine o ppm - OL - S009SSZ - 11 - Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven- tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au con- traire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. - 12 - REVENDICATIONS 1-) Procédé de production de bière, caractérisé en ce que l'on traite le malt au cours d'une phase préalable d'empâtage, par une cellulase propre à transformer la cellu- lose cristalline présente dans le malt, en cellulose amorphe, sans modifier la nature des sucres présents dans le produit fini, à savoir la bière obtenue, et en ce que l'on soumet en- suite le malt ainsi traité à des phases successives de bras- sage, de fermentation et de filtration. 2-) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellulase mise en oeuvre est une cellulase pré- sentant une activité enzymatique C1 prépondérante et une fai- ble activité B-glucosidase. 3). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cellulase est une cellulase d'origine fongi- que. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite cellulase est de la cellulase obtenue à par- tir de Trichoderma viride ou de Trichoderma reesei. 5-) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement enzymatique du malt par la cellulase, au cours de la phase d'empâtage, est effectué à une température comprise entre 45 et 50C. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de cellulase mise en oeuvre est comprise entre 0,05 et 2 % par rapport au poids du malt. 7') Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à-6, caractérisé en ce que le traitement enzymatique du malt par la cellulase au cours de la phase d'empâtage et l'opération de brassage subséquente, sont réalisés à un pH compris entre 4,5 et 6,5.