Brevet FR2908423A1 — publié le 20080516

L'invention concerne le domaine des procédés de fabrication de la bière et autres boissons fermentées à base de malt. Typiquement, le procédé brassicole inclut les étapes suivantes, telles que représentées dans la figure 1 ci-jointe : - Le maltage : cette étape a pour objectif de transformer l'orge en malt, c'est-à-dire en un grain friable, ayant un arôme plus développé et contenant une quantité d'enzyme plus importante. L'orge est d'abord séché puis il mûrit en silo. Il est ensuite soumis à un cycle de trempages entrecoupés de périodes d'aération. Les grains ainsi chargés d'humidité et d'oxygène vont ensuite germer (c'est la germination). Sous l'action de différentes enzymes, l'amidon de réserve est transformé en sucres, les protéines en acides aminés et les parois cellulaires sont dégradées pour faciliter l'extraction ultérieure de la farine. Enfin, les grains d'orge sont chauffés et torréfiés de façon à les sécher et à leur donner leur couleur et leur arôme (c'est le touraillage). L'activité des enzymes est bloquée et le malt ainsi obtenu est stabilisé. - La mouture : le malt est moulu afin d'en faire de la farine. L'empâtage : le malt moulu est mélangé à de l'eau pour former la maische. - Le brassage : cette opération consiste à appliquer un cycle précis de chauffage à la maische sous agitation, dans l'objectif d'en extraire toutes les substances possibles. Les paliers de température permettent à différentes réactions enzymatiques d'avoir lieu : transformation des protéines en acides aminés, décomposition de l'amidon en sucres fermentescibles. - La filtration : la maische est filtrée afin de séparer le moût (liquide contenant toutes les matières solubles dissoutes dans l'eau au cours du brassage) de la drêche (matières insolubles). Cette dernière est lavée à l'eau chaude pour limiter les pertes. - La cuisson : lors de cette étape le moût est soumis à une ébullition au cours de laquelle est ajouté du houblon qui donne à la bière son amertume. L'objectif de la cuisson est multiple : stabilisation du moût 2908423 2 par inactivation des enzymes, stérilisation, concentration, coagulation d'une partie des protéines ... La drêche de houblon et le précipité de protéines ( trub ) sont éliminés du moût qui est ensuite refroidi à la température à laquelle aura lieu la fermentation. 5 - La fermentation principale : après aération du moût, celui- ci est ensemencé avec une levure du genre Saccharomyces, qui va, par fermentation, transformer les sucres fermentescibles en alcool et en gaz carbonique. - La fermentation secondaire ou garde : cette étape se 10 déroule à une température proche de 0 C pendant une durée qui varie de quelques jours à quelques semaines. La bière jeune va se saturer en dioxyde de carbone, ce qui contribuera très fortement à son caractère moussant. C'est aussi pendant cette phase de maturation que la bière se clarifie et que sa flaveur s'affine. 15 - La filtration : la bière de garde est filtrée de façon à éliminer une grande partie des levures ainsi que toutes les matières en suspension restantes (précipités de polyphénols, protéines, glucides...). Ainsi la bière sera limpide et stable au niveau biologique et colloïdale. - Le soutirage : pasteurisée, la bière est conditionnée en 20 fûts, en bouteilles, ou encore en canettes. Durant certaines de ces étapes, on sait qu'il y a un risque d'oxydation de la matière traitée ce qui entraîne une flaveur oxydée qui est négative pour le produit final. Il peut par exemple y avoir oxydation de la 25 maische (mélange de malt concassé et d'eau) au moment du brassage, ou bien oxydation du moût durant l'étape de cuisson. Pendant le brassage proprement dit la littérature indique qu'environ 20mg/L d'oxygène dissous sont absorbés et qu'environ 76mg/L sont absorbés jusqu'à la fin de cuisson du moût. 30 Actuellement, les brasseurs cherchent à prendre le plus de précautions possibles pour éviter l'oxydation, notamment en évitant l'incorporation d'une quantité importante d'oxygène tout au long du 2908423 3 procédé de fabrication de la bière, et plus particulièrement durant les étapes de fabrication du moût avant l'étape de fermentation afin d'améliorer sa stabilité organoleptique pendant son stockage. Dans ce but par exemple, la société Drummond Brewing Co. utilise un système de 5 désoxygénation à l'azote en ligne pour réduire la teneur en oxygène de 6,5/7 ppm à 0,2/0,3 ppm dans l'eau qu'elle utilise pour diluer ses bières concentrées, ainsi que pour les opérations de filtration (Food Processing, 1993, page 129). Mais les brasseurs s'intéressent également aux phases de 10 brassage et cuisson du moût, étapes déterminantes pour la qualité finale de la bière. Plusieurs techniques utilisant des gaz permettent de limiter les phénomènes d'oxydation du moût pendant le brassage. La première est de travailler sous une atmosphère dépourvue d'oxygène par inertage à l'aide d'un gaz, afin d'éviter toute incorporation 15 d'oxygène dans la maische. Ainsi il a été montré que l'inertage à l'azote des cuves pendant l'empâtage et le brassage (ciel gazeux), mais également pendant le concassage du malt , améliore le pouvoir réducteur du moût et par conséquent la stabilité de sa flaveur. Il rend également le moût un peu moins coloré (voir par exemple D.G. Taylor et al., MBAA 20 Technical Quater/y, 1992, vol. 29). Le pouvoir réducteur d'un moût est évalué par sa concentration en composés anti-radicalaires (comme les polyphénols), et est utilisé pour prévoir la stabilité de la flaveur d'une bière. De même T. Desrone et al. (Bios, 1981, vol. 12, n 4) ont 25 montré qu'effectuer un brassage sous 002 permet d'améliorer les problèmes posés par une dissolution excessive de l'air dans la maische, à savoir une diminution de la filtrabilité du moût, ainsi que de la concentration de ses éléments essentiels à l'étape ultérieure de fermentation (sucre, azote a-aminé, azote total). 30 Une autre technique proposée par la littérature pour limiter l'oxydation du moût est de dégazer les ingrédients utilisés à l'empâtage, à savoir l'eau et la mouture de malt. Ainsi certains auteurs ont étudié 2908423 4 l'influence de la présence d'oxygène pendant le brassage sur la qualité d'un moût et d'une bière. Pour ce faire, de la farine de malt désaérée sous vide et de l'eau bullée à l'azote ou au CO2 ont été mélangées sous atmosphère inerte avant le brassage. Ces traitements, qui permettent 5 l'élimination de l'oxygène au brassage ont réduit le potentiel nonenal (indicateur du risque de vieillissement de la future bière) du moût filtré, ainsi que le taux de trans-2-nonénal dans la bière après vieillissement, que celui-ci ait été naturel (3 mois) ou bien accéléré. La désoxygénation de la mouture peut également être faite à 10 l'aide des gaz. Ainsi certains auteurs ont proposé un nouveau système de brassage qui permet de réduire la consommation d'oxygène pendant l'empâtage en combinant trois facteurs : l'introduction des ingrédients par le bas de la cuve de brassage, le dégazage de l'eau et le traitement de la mouture au CO2 pour en chasser l'oxygène. 15 Par ailleurs l'Université de Louvain a évalué l'effet d'un bullage d'azote pendant le brassage (Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002, Vol. 50, n 26). Les résultats ont montré qu'une désoxygénation du mélange eau + malt permet de diminuer le potentiel nonénal d'un moût après filtration et après cuisson. 20 Afin d'être encore plus complet quant à l'analyse de l'art antérieur de ce domaine on peut également signaler les travaux de Sapporo Breweries Ltd. qui propose dans le document JP2000004866 un procédé de fabrication de boissons alcoolisées à base de malt par lequel le pouvoir réducteur est renforcé afin d'augmenter la résistance à 25 l'oxydation du produit fini et donc améliorer le vieillissement de ce dernier. En premier lieu, il est suggéré de réduire la concentration en oxygène dans l'atmosphère sur l'intégralité ou sur une partie des étapes de fabrication. Pour ce faire, il est proposé : - d'utiliser de l'eau désaérée (par insufflation de CO2, N2 30 ou encore He) comme eau de trempage lors du concassage du malt par voie humide, comme eau d'humidification en concassage du malt par humidification des grains d'orge ou comme eau de brassage, 2908423 5 - d'inerter à l'aide d'un gaz, tel que 002, N2 ou He, l'espace de tête des dispositifs implantés sur l'intégralité ou une partie des étapes de brassage, de fermentation, de garde et de filtration/conditionnement. 5 En second lieu, il est suggéré de maîtriser la vitesse d'agitation lors de l'empâtage en la réduisant à la vitesse minimum nécessaire pour assurer le mélange des ingrédients avec l'eau de brassage, de façon à optimiser le pouvoir réducteur de la maische. 10 En résumé, on peut dire que les techniques utilisées dans la littérature existante ont pour approche de chasser l'oxygène dissous du milieu considéré ou encore tout simplement de mettre en place de façon classique un ciel gazeux inerte ( espace de tête ) au dessus du milieu considéré. 15 Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer de nouvelles conditions opératoires de fabrication de la bière permettant notamment d'améliorer les caractéristiques sensorielles du produit obtenu. En effet, les techniques actuelles d'amélioration du moût chassent l'oxygène présent dans l'eau ou l'atmosphère. Mais quel que soit le moyen 20 utilisé, une petite quantité d'oxygène résiduelle est inévitable. La présente invention propose d'aller plus loin i.e de préparer le moût en milieu réducteur, c'est-à-dire à un potentiel d'oxydo-réduction inférieur à ce qu'il est lorsque l'on a simplement dégazé le milieu à l'aide d'un gaz neutre, préférentiellement on instaurera un potentiel redox négatif, ceci par 25 l'utilisation d'un gaz ou mélange gazeux réducteur. La quantité de molécules précurseurs de la dégradation formées pendant la préparation du moût sera ainsi abaissée de manière significative, ce qui se traduira par une baisse du potentiel nonénal du moût et une meilleure stabilité organoleptique de la bière lors de son vieillissement. 30 Comme on le verra plus en détails ci-dessous, on propose selon la présente invention d'abaisser le potentiel d'oxydoréduction d'au moins 2908423 6 un des milieux intervenant dans la chaîne avant cuisson : par exemple de la maische avant brassage, durant le brassage proprement dit, ou encore du moût après filtration et avant cuisson, ceci par injection dans le milieu considéré d'un mélange gazeux réducteur (par exemple un 5 mélange gazeux comportant de l'hydrogène). L'introduction d'un mélange gazeux réducteur présente l'avantage d'abaisser de manière très significative le potentiel d'oxydoréduction du milieu considéré, dans des proportions bien supérieures à ce qui serait obtenu à l'aide d'un simple dégazage à l'aide 10 d'un gaz neutre comme le préconise l'art antérieur, ce qui est le meilleur frein à toute réaction d'oxydation. Un tel mélange gazeux réducteur tel un mélange N2-H2 est par ailleurs sensoriellement neutre, non toxique et autorisé en alimentaire contrairement à de nombreux réducteurs chimiques. 15 Ainsi, selon la présente invention, contrairement à l'art antérieur dont l'objectif était, par exemple au travers de l'élimination de l'oxygène dans l'eau et la maische par bullage au 002 ou encore à l'azote d'éliminer un substrat des réactions d'oxydation enzymatique et non enzymatique conduisant à la réduction du trans-2-nonénal dans la bière, 20 l'approche de la présente invention va plus loin puisqu'elle propose d'agir sur le potentiel redox par l'intermédiaire d'un gaz ou mélange gazeux actif qui ne se contente pas de désoxygéner la maische. Ainsi on injecte à un ou plusieurs endroits un gaz réducteur ou un mélange gazeux contenant un gaz réducteur tel que de l'hydrogène de manière à abaisser le 25 potentiel redox du moût de manière significative tel que décrit plus loin. L'invention propose donc d'injecter un gaz ou mélange gazeux réducteur à une ou plusieurs étapes du procédé de fabrication de la bière intervenant avant l'étape de cuisson (ou ébullition ) du moût. 30 Le procédé selon l'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs de caractéristiques suivantes : 2908423 7 - l'injection est effectuée au moment de l'empâtage, en une ou plusieurs des localisations suivantes : dans l'eau servant à l'empâtage, ou dans la maische pendant et/ou après le mélange de l'eau et du malt ; -l'injection est effectuée pendant tout ou partie de l'étape de 5 brassage ; - l'injection est effectuée dans l'eau servant à la filtration ou au lavage des drêches, de façon à maintenir à un niveau bas le potentiel redox du moût se présentant à l'étape de cuisson. - on procède de plus à un dégazage de la farine de malt 10 pendant et/ou après la mouture i -l'injection permet d'atteindre une valeur de potentiel redox du milieu considéré inférieure à ce qui serait obtenu à l'aide d'un simple dégazage du milieu à l'aide d'un gaz neutre ; - l'injection permet d'atteindre une valeur de potentiel redox du 15 milieu considéré négative. - le gaz injecté est de l'hydrogène ou comprend de l'hydrogène ; - le gaz injecté est un mélange d'azote et d'hydrogène ; - le gaz injecté est un mélange d'hydrogène et d'azote 20 contenant 4% d'hydrogène ; - le gaz de traitement comprend un gaz réducteur et un gaz complémentaire choisi parmi l'argon, l'hélium, le dioxyde de carbone et le protoxyde d'azote et leurs mélanges en toutes proportions . 25 On peut préciser que le contact gaz liquide peut être obtenu selon l'un des procédés bien connus de l'homme du métier tel que bullage au travers du liquide à traiter à l'aide d'un fritté, d'une membrane ou d'un poreux, agitation par une turbine à arbre creux, utilisation d'un hydroinjecteur,...etc... 30 Des injections en ligne peuvent être également réalisées sur diverses parties de canalisation des installations de production menant d'un poste à l'autre de cette installation. 2908423 8 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Des formes et des modes de réalisation de l'invention sont donnés à titre d'exemples non 5 limitatifs. Exemple 1 : Des tests de brassage et de filtration Tepral ont été réalisés dans l'objectif de déterminer l'incidence de modifications du potentiel 10 redox de la maische par l'utilisation de gaz sur : - l'intensité des réactions d'oxydation lors du brassage, par la mesure du potentiel nonénal du moût, - les cinétiques et autre paramètres de filtration et de lavage du moût. 15 Pour ce faire, la procédure suivante a été appliquée pour chaque test : la maische (constituée de 57g de mouture fine et de 200g d'eau) a été soumise au diagramme de montée en température suivant : 15 minutes à 50 C, montée à 63 C (1 C/min), palier de 15 minutes à 63 C, montée à 75 C (1 C/min), palier de 15 minutes à 75 C. 20 La maische a ensuite été filtrée puis les drêches ont été lavées avec 230mL d'eau chaude et sous pression d'azote. Le moût ainsi obtenu a ensuite été analysé. Le malt utilisé était un malt 2 rangs printemps, de type Heineken A. Six essais ont été réalisés : deux essais témoin, deux essais en 25 condition azote et deux essais en condition azote/hydrogène (96/4) : - Les essais témoin ont été réalisés sans modification de la procédure précédemment décrite. - les essais de gaz azote ou azote/hydrogène ont été réalisés au stade suivant : on a fait buller le gaz considéré (N2 et N2/H2 (96/4)) 30 dans l'eau qui est ajoutée à la mouture de malt pour fabriquer la maische ( eau d'empâtage). 2908423 9 Le bullage a été effectué à l'aide d'un fritté et pendant 20 minutes. Par ailleurs, après ajout de la mouture de malt, l'espace de tête du récipient contenant la mouture et l'eau a été balayé par le même gaz pendant toute la durée du brassage, afin d'éviter toute réincorporation 5 d'oxygène dans la maische. Les valeurs de potentiel redox (Eh) des eaux ainsi gazéifiées ont été mesurées avec une sonde Mettler Toledo. De même les valeurs de potentiel redox des maisches issues des mélanges de ces eaux avec le malt ont été enregistrées en continu pendant tout le brassage. Les 10 valeurs de potentiel redox ainsi mesurées ont été ramenées au pH 7 (par des formules bien connues de l'homme du métier comme l'équation de Leistner et Mirna qui permet de ramener le Eh d'un milieu de pH = x à sa valeur à pH 7). Les valeurs moyennes de potentiel redox des eaux utilisées et 15 celles des maisches obtenues sont présentées au tableau 1 ci-dessous. a) Mesure du potentiel nonénal Le potentiel nonénal des moûts obtenus a été mesuré de la façon suivante : Après transformation des hydropéroxydes des acides gras poly-insaturés présents en trans-2-nonénal par chauffage sous 20 atmosphère inerte, le trans-2-nonénal a été extrait par le disulfure de carbone et quantifié par chromatographie gazeuse avec une détection par spectrométrie de masse. Les valeurs moyennes de potentiel nonénal obtenues sont données dans le tableau 2 ci-dessous. 25 Ces résultats montrent que l'utilisation des gaz selon l'invention permet de diminuer le potentiel nonénal du moût issu du brassage. En effet, on observe que le potentiel nonénal du témoin est supérieur à celui obtenu en condition azote, lui-même supérieur à celui obtenu en condition azote/hydrogène. Le trans-2-nonénal est responsable de l'apparition du 30 goût de carton au cours du vieillissement de la bière. Son seuil de perception est très faible (0,1 ppb). Cette molécule est considéré par l'homme du métier comme le composé indicateur de l'intensité de 2908423 10 dégradation de la qualité de la bière par les réactions d'oxydation. La condition azote/hydrogène a donc permis de diviser par deux la valeur du potentiel nonénal du moût. Cette baisse du potentiel oxydant est bénéfique pour la stabilité sensorielle de la bière. 5 b) Mesure de l'azote aminé libre La méthode de mesure de l'azote aminé libre consiste à chauffer le moût en présence de la ninhydrine et de lire l'absorbance de l'échantillon à 570 nm par rapport à un échantillon blanc d'eau 10 distillée. Les valeurs moyennes d'azote aminé libre obtenues sont présentées par le tableau 3 ci-dessous. On observe une légère augmentation de l'azote aminé libre du moût avec les conditions azote et azote/hydrogène par rapport au témoin. 15 La détermination de l'azote aminé libre du moût fournit une estimation des acides aminés et de l'azote alpha aminé terminal des peptides et protéines. Les conditions azote et azote/hydrogène ont donc augmenté légèrement la quantité de substrat disponible pour la croissance des levures pendant l'étape ultérieure de fermentation. 20 c) Autres paramètres mesurés Les autre paramètres mesurés étaient des caractéristiques de filtration et de lavage : vitesse de filtration, vitesse de lavage, rendement de brassage. 25 Aucune différence n'a été observée sur ces paramètres. La modification du potentiel redox du milieu selon l'invention a donc permis d'améliorer la qualité du moût (baisse du potentiel nonénal, légère augmentation de l'azote aminé libre), sans toutefois altérer les paramètres économiques que sont les vitesses de filtration et de lavage, ainsi que le 30 rendement. 2908423 11 Témoin Condition N2 Condition N2/H2 Eh7 de l'eau servant à + 444 mV + 245 mV - 530 mV l'empâtage Eh7 de la maische, 2 + 406 mV + 191 mV - 366 mV min. après l'empâtage Témoin Condition N2 Condition N2/H2 Potentiel nonénal moyen 3,4 !AIL 2,4 !AIL 1,7 !AIL Témoin Condition N2 Condition N2/H2 Azote aminé libre 174 mg/L 185 mg/L 188 mg/L Fiqure 1 : Valeurs moyennes des potentiel redox obtenus. Fiqure 2 : Valeurs moyennes de potentiel nonénal des moûts. 5 Fiqure 3 : Valeurs moyennes de la teneur en azote aminé libre des moûts. -------------------- REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de bière comportant notamment une étape de cuisson ou ébullition d'un moût , et se caractérisant en ce que à une ou plusieurs étapes intervenant avant ladite étape de cuisson ou ébullition du moût, on injecte dans le milieu de la ou les étapes considérées un gaz ou mélange gazeux réducteur. 2. Procédé de fabrication de bière selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection est effectuée au moment de l'empâtage, en une ou plusieurs combinées des localisations suivantes : dans l'eau servant à l'empâtage, ou dans la maische pendant et/ou après le mélange de l'eau et du malt. 3. Procédé de fabrication de bière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection est effectuée pendant tout ou partie de l'étape de brassage. 4. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection est effectuée dans l'eau servant à la filtration ou au lavage des drêches, de façon à maintenir à un niveau bas le potentiel redox du moût se présentant à l'étape de cuisson. 5. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on procède de plus à un dégazage de la farine de malt pendant et/ou après la mouture. 6. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection permet d'atteindre une valeur de potentiel redox du milieu considéré inférieure à ce qui serait obtenu à l'aide d'un simple dégazage du milieu à l'aide d'un gaz neutre. 7. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection permet d'atteindre une valeur de potentiel redox du milieu considéré négative. 2908423 13 8. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz injecté est de l'hydrogène ou comprend de l'hydrogène. 9. Procédé de fabrication de bière selon l'une des 5 revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le gaz injecté est un mélange d'azote et d'hydrogène. 10. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le gaz injecté est un mélange d'hydrogène et d'azote contenant 4% d'hydrogène ; 10 11. Procédé de fabrication de bière selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le gaz injecté comprend un gaz réducteur et un gaz complémentaire choisi parmi l'argon, l'hélium, le dioxyde de carbone et le protoxyde d'azote et leurs mélanges en toutes proportions. 15