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PROCEDE DE FABRICATION DE BIERE.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de bière,dans lequel le houblon est soumis à une extraction dans l'eau, le moût de bière ou dans d'autres liquides au moyen d'énergie ultra-sonore ou infra- - sonore.
L'action connue de dispersion et de dissolution de l'énergie sonore a déjà été employée plusieurs fois pour extraire les amers du hou- blono L'importance économique de procédés de ce genre a paru très grande en ce sens qu'ils promettaient des économies de houblon de 20 à 30%.
Les procédés connus n'ont pourtant pas eu de succès réel jusqu'à présent, bien qu'ils dissolvaient effectivement les amers du houblon dans les quantités promises. La bière terminée avait perdu, en effet, totalement ou partiellement son arôme. La bière avait un goût d'autant plus fade que la part de houblon économisée était plus grande.
Il était manifeste pour les hommes de métier que les substances aromatiques de la bière ne pouvaient pas supporter en même temps le traitement aux ondes sonores et la haute température au cours de la cuisson.
Les substances aromatiques se trouvent en quantité prépondérante dans l'huile de houblon, qui est constituée par un susquiterpène, l'humuline (point d'ébullition : 265 C). par un terpène, le myrzen (point d'ébullition 167 C) et par plusieurs parfums, le géraniol (point d'ébullition s 229 C), le linalol (point d'ébullition : 198 C) etc. Bien que ces substances ont en général des points d'ébullition relativement élevés, elles sont toutefois rapi-
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dement volatilisées à haute température (au-dessus de 70 C environ), du fait que toutes sont volatiles dans la vapeur d'eau. On sait, d'après les ouvrages techniques, que 5 à 100% seulement d'huile de houblon parviennent dans la bière terminée.
Une étude du processus de cuisson dans le champ d'ultra-sons explique avec une grande clarté pourquoi la cuisson sous l'action de l'énergie sonore volatilise bien plus d'huile de houblon que dans le cas du processus traditionnel de cuisson. Les bulles de vapeur relativement grandes, qui sont formées au cours de la cuisson ordinaire, se brisent par millions dans le champ sonore en bulles extrêmement petites et chacune d'elles arrache et entraîne avec elle quelques molécules d'huile de houblon. Ce sont d'abord les parfums qui disparaissent de cette façon, puis le myrzen et l'humuline.
La volatilisation rapide de l'huile de houblon dans le champ d'ultra-sons s'effectue déjà àdes températures de 40 C environ.
Un second inconvénient des procédés connus d'extraction par le son était la rupture incomplète. Le brasseur entend par "rupture" une séparation des albumines coagulables, qui a lieu pendant la cuisson du moût.
L'intégrité de la rupture a une grande importance pour la continuation de la formation de la bière. La rupture réside dans une rencontre d'albumine et de tanin. Les albumines formées de cette façon sont le résultat de processus d'absorption, qui suivent la loi de l'équilibre d'absorption. Leur formation dépend donc des quantités relatives d'albumine et de tannin.
Pour obtenir cette précipitation d'albumine d'une façon favorable, la totalité du tannin doit être autant que possible extraite du houblon et mise en activité. Les tannins sont très solubles dans l'eau chaude, difficilement solubles dans l'eau froide. Au cours d'une extraction séparée des amers dans le champ d'ultra-sons la température d'extraction doit être la plus élevée possible, si l'on veut que l'extrait contienne la quantité de tannin nécessaire à la rupture. C'est précisément à ces températures élevées que les substances aromatiques sont volatilisées, comme cela est décrit ci-dessus, et que le bouquet de la bière est détruit. 9 une température plus basse (un procédé connu propose 50 C) on ne retire plus assez de tanin pour la rupture.
Il reste alors la possibilité de cuire la drêche de houblon avec le reste de tanin dans le moût. On extrait par ce moyen le même pourcentage de tanin que dans le processus usuel de cuisson. Etant donné que le procédé par économie de houblon travaille avec 20 à 30% de houblon en moins, la quantité totale de tanin disponible n'est toutefois pas suffisante pour la rupture complète. Dans une extraction d'amers dans le moût durant la cuisson, ainsi que le prévoit le procédé le plus connu jusqu'à présent. on extrait la même quantité de tanin que dans le procédé de cuisson traditionnel.
Les albumines coagulables sont toutefois brisées dans le champ sonore et sont émulsionnées avec le moût à un degré non négligeable, ce qui conduit ultérieurement à un goût caractéristique, analogue à celui du pain et à des états troubles dûs à l'albumine.
Des expériences ont montré que ce n'est pas le tanin proprement dit, mais son produit d'oxydation, le phlobaphène, qui produit la précipitation de l'albumine. La partie du tanin, qui n'est pas déjà oxydée en phloba- phène pendant la cuisson du moût et précipitée avec de l'albumine, se combine avec l'oxygène au cours des phases ultérieures du processus de brassage et donne naissance à des états troubles provoqués par le froid et la pasteu- risation. Dans la fabrication de bières du type Pilsen, on ajoute d'habitude, quelques minutes avant la fin du processus de cuisson, une dose de houblon au moût. La portion de tanin de cette dose est perdue pour la rupture.
Toutefois, un peu de tanin est extrait et se transforme en moût à la suite de réactions ultérieures décrites ci-dessus. On sait que cest précisément des bières fines de cette nature qui ont tendance à devenir troubles par le froid.
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L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients cités.
Conformément à 19invention, le houblon est d'abord extrait à froid dans une suspension aqueuse ou dans le moût de bière à des températures entre 30 et
35 Ce Après un traitement au son de deux à trois heures environ avec une puissance sonore totale d'au moins 1 watt/cm2 (calculée suivant la section totale du récipient servant au traitement au son). l'extrait de houblon ain- si obtenu contient pratiquement toutes les huiles de houblon. Il est donc le porteur principal des substances aromatiques de la bière. Par contre, l'extrait obtenu à froid ne contient presque pas d'amers et très peu de ta- nin. L'extrait ne produit pas une solution à proprement parler, mais une émulsion très fine, opalisante vert doré.
Cet extrait obtenu à froid est filtré, à la suite de quoi la drêche de houblon est de nouveau soumise à l'extraction à chaud dans une suspension aqueuse ou dans le moût de la bière, à des températures égales ou voisines du point d'ébullition, mais, en tout cas.supérieures à 60 C environ. Après deux heures environ de traitement au son, à une température de 100 C et avec une puissance sonore mentionnée plus haut, l'extrait obtenu à chaud contient 80 à 90% de la totalité des amers de houblon et pres- que la totalité du tanin, qui a été en outre transformé déjà en phlobaphène au cours du traitement. Etant donné que la drêche de houblon même contient encore, après un pressurage soigné, des quantités notables d'extrait, celle sci sont placées à chaud dès la fin de l'extraction dans le brassin de bouillonnement.
L'extrait obtenu à froid est placé, de préférence, dans la cuve de décantation, dans la cuve de fermentation ou dans le réservoir de stockage. L'extrait obtenu à chaud peut être placé, une heure environ après le début de l'ébullition, dans le brassin de bouillonnement, de préférence au moment où la rupture est désirable.
Dans le but de fabriquer des concentrés de houblon, l'extraction à froid et l'extraction à chaud du houblon peuvent être entreprises dans d'autres liquides, par exemple l'éther ou l'alcool.
Par l'extraction à froid les substances aromatiques délicates sont conservées sûrement. Pour empêcher les oxydations au cours du traitement au son, le récipient servant au traitement est rempli de CO2. De même, le récipient de dépôt, dans lequel est déposé, jusqu'à son utilisation, l'extrait obtenu à froid, est rempli de CO2.
Dans le récipient servant au traitement par le son, la pression de C02 ne doit pas dépasser la pression atmosphérique pour ne pas affecter l'effet de cavitation de l'ultra-sono On n'a pas encore expliqué dans quelle mesure une dépression ou même un vide accélérerait le processus d'extraction.
Dans l'extraction à chaud, par contre, on souhaite vivement obtenir les oxydations, qui, on le sait, sont très fortement accélérées dans le champ d'ultra-sons, puisqu'elles sont capables de transformer tout le tanin en phlobaphènes lorsque la puissance sonore est suffisante. On n'a pas encore expliqué si une augmentation artificielle du potentiel "Redox", par exemple par introduction d'oxygène dans le récipient servant au traitement par le son, est avantageuse quant à la saveur, puisque les amers de houblon se transforment également par oxydation, . La pratique, connue jusqu'à présent, a montré que l'extraction à chaud par introduction libre de l'air atmosphérique fait ressortir la saveur des amers de la même façon que dans le procédé traditionnel de brasserie.
Deux brassins Pilsen (de 150 hl chacun) mis en activité en même temps, parmi lesquels l'un est construit suivant le procédé normal et l'autre suivant le procédé conforme à l'invention avec une économie de houblon de 43%, donnèrent exactement une bière de même nature, qui ne pouvait pas se différencier par la saveur. Uni-
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quement les déterminations du pH et du rH furent capables de distinguer la bière d'ultra-sons de la bière normale en ce sens que le pH est plus élevé de 1 à 2 unités dans la bière à ultra-sons et le rH est inférieur de 3 à 5 unités.
On a trouvé avantageux de fermer hermétiquement la cuve d'extraction et d'élever la pression de 1, 2 à 1,4 atm. Il faut autant que possible diriger d'abord un courant d'air à travers la suspension. En raison de l'augmentation de pression nécessitée par la cuisson, l'effet de cavitation de l'énergie- sonore n'est pas compromis, puisque la pression intérieure de vapeur coïncide avec la pression superficielle.
La pratique a montré que la saveur de l'amer reste inchangée qualitativement si on augmente la part d'extraction. Quantitativement elle croit proportionnellement avec la part d'extraction. L'hypothèse connue, selon laquelle les résines beta, par exemple, n'auraient pas de valeur amère, est démentie, autant que l'on puisse supposer, par le fait que les résines beta seraient transformées par traitement au son en résines beta molles, un produit d'oxydation qui, selon certains chercheurs, posséderait encore plus de valeur amère que la résine alpha. Il est par suite possible( par le procédé conforme à l'invention d'extraire complètement les amers du houblon avec une puissance sonore suffisante. Dans les essais, on a obtenu des parts d'extraction supérieures à 90%, dans la pratique à 65%.
La bière fabriquée suivant le procédé décrit contiendra de toute façon plus de substances aromatiques que la bière normale, malgré la part d'économie importante. Les parts d'économie les plus élevées s'élèveront à environ 70 à 75%, la consommation de houblon atteignant en fait 25 à 30 % de la normaleo Dans la bière normale, on sait qu'il n'y a , au maximum, que 5 à 10% des huiles se trouvant dans le houblon utilisé. Le reste s'est volatilisé au cours de la cuisson. Dans l'extrait obtenu à froid il y en a pratiquement 90 à 100%. Un bilan aromatique de la bière conforme à l'invention présenterait une valeur aromatique de 25% par rapport à la totalité de la valeur aromatique de la dose normale, ce qui représente 2,5 à 5 fois la valeur d'une bière normale.
En outre, il est à remarquer que le liquide de vapeur d'eau peut aussi conduire à des pertes au cours de la fermentation principale, surtout pendant la soi-disante période où l'écume de fermentation est basse. On sent nettement durant cette phase l'odeur des fleurs de houblon dans la cave de fermentation. Dans la phase où l'écume de fermentation est haute, l'odeur des fleurs disparaît à nouveau, probablement parce que les masses de mousse empêchent les huiles de houblon de s'échapper. Dans la fabrication de bière conforme à l'invention, il est important que la fermentation ait lieu lentement et à froid afin que les pertes en substances aromatiques soient maintenues au minimum.
L'extrait obtenu à froid peut également être conservé jusqu'à la fermentation principale par une pasteurisation convenable (65 G en 30-minutes) et être placé d'abord dans le réservoir de stockage.
Lors de l'addition dans la cuve de décantation, la pasteurisation de l'extrait obtenu à froid a lieu avantageusement de façon que l'extrait à froid soit ajouté au moment précis où la température du moût est descendue à 70 C environ.
Comme cela a déjà été mentionné, le procédé conforme à l'inven- tion assure une précipitation presque complète de l'albumine au cours de la cuisson du moût (appelée rupture). Les tanins de houblon extraits par traitement au son et à la chaleur sont déjà oxydés en phlobaphènes pendant le traitement au son. Avec une puissance d'ultra-sons suffisante (environ 1 w/cm2 pour la section totale du récipient), toute la part de tanin est transformée en phlobaphènes. Lorsque, une heure environ après le début de l'ébullition, l'extrait obtenu à chaud est ajouté au moût, il déclenche brusquement -
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la rupture (il est à remarquer ici que le pH ne se trouve pas à une valeur inférieure à 5,2).
La précipitation d'albumine suivant l'invention est réa- lisée de façon si parfaite qu'il n'est plus possible d'observer aucune sor- te d'altération ou trouble.
Un autre- avantage du procédé, dont la raison n'a pas encore pu être trouvée, (mais qui peut être lieé également à la précipitation d'albu- mine), réside dans une accélération importante de la fermentation ultérieure et dans la maturation. Un essai en grand (150 hl) a présenté une durée de dépôt réduite de 30 % avec une économie de houblon de 43% et une qualité com- parable à celle de la bière normale concernée. On considère comme normale une réduction de la durée de dépôt de 20 à 25%.
Un phénomène secondaire. particulièrement important, est que la bière d'ultra-sons conforme à l'invention peut être pasteurisée sans subir de dommages en ce qui concerne sa saveur. La saveur fade de pain, déjà connue par toute pasteurisation de la bière normale, n'apparait pas ici. De même l'arome n'est pas affecté. Ces faits sont liés entre eux, comme cela est expliqué dans ce qui suit : la bière d'ultra-sons ne contient plus, après la rupture complète, de tanin à l'état libre. Il n'est par consé- quent plus possible que le tanin soit oxydé en phlobaphène après que le moût a été retiré. De plus, la bière d'ultra-sons possède un potentiel ''Redox notablement moins élevé que la bière normale., inférieure de 2 à 6 unités environ. Elle est aussi plus stable du fait que le système "Redox" est considérablement mieux appliqué.
C'est ainsi que le système "Reddx" de la bière obtenue par ultra-sons oppose une résistance considérable à l'oxydation des substances aromatiques.
Ces opérations peuvent être mesurées avec précision avant et après la pasteurisation. Le potentiel "Redox" de la bière normale augmente de 4 à 6 unités pendant la pasteurisation. Celui de la bière fabriquée par ultra-sons n'augmente que de 1 à 2 unités. Les pH correspondants-augmentent pour les deux sortes de bières de 1 à 2 dixièmes d'unité. Une bière normale Pilsen présente, par exemple, un pH de 4,6; la bière en question fabriquée par ultra-sons présente un pH de 4,8. Après la pasteurisation, ces valeurs s'élèvent respectivement jusqu'à 4,8 ou 5,0.
Enfin, il y a lieu de signaler qu'une extraction à froid utilisable en,pratique ne pouvait être exécutée jusqu'à présent qu'avec une énergie d'ultra-sons à haute fréquence et avec une densité de puissance très élevée.
L'extraction à chaud, au contraire, pouvait très bien être exécutée aussi au moyen d'une énergie sonore audible. Dans l'état actuel de la technique, l'extraction à froid sera probablement réservée pour l'application d'appareils à ultra-sons.
Exemple de réalisation.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté ciaprès. On a à brasser 200 hl de bière Pilsen de brassin. La dose normale de houblon est de 52 kg. de houblon naturel,qui est ajouté en trois portions au cours du procédé normal ; exemple 22 kg lors de l'introduc- tion du moût dans le brassin, 15 kg une heure après le début de l'ébullition et 15 kg un quart d'heure avant l'évacuation. La part d'extraction dans ce procédé s'élève à 25% de la teneur totale en résine.
Un appareil d'extraction à ultra-sons d'une puissance moyenne de 1,2 w/cm2 (pour la section totale) et d'une fréquence de 800 kilocycles est disponible. La part d'extraction déterminée par des essais antérieurs s'élève dans cet appareil à 65% de la teneur totale en résine. La part d'économie est donc fixée par le calcul à 62% de la dose normale. La dose de houblon suivant le procédé s'élève ainsi à 38% de la dose normale ou à 19,75 kg.
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On pèse 19,75 kg de houblon, on les introduit dans la cuve servant au traitement par le son, et, en présence d'eau distillée, on les amène à former une suspension de 1 : 20 (en poids). Dans des suspensions plus claires trop d'énergie sonore se perd inutilement dans l'eau. La cuve servant au traitement par le son est fermée et remplie de CO2. Le champ d'ultra-sons est alors mis sous courant. Pour les valeurs de puissance indiquées, le traitement par le son dure de 3 à 3 1/2 heures. La matière traitée par le son doit être mise en circulation lentement et complètement. La température ne doit dépasser en aucun cas 35 C. Pour que ceci soit assuré, la cuve servant au traitement par le son doit posséder un dispositif refroidisseur à eau.
Il ne doit pas seproduire de surpression, qui empêcherait la formation de cavitation.
Dès la fin du traitement sonore à froid, l'extrait froid est séparé de la drêche de houblon. La séparation a lieu avantageusement dans un dispositif à presse ou dans une centrifugeuse monté de préférence dans la cuve d'extraction), de façon que l'extrait froid relativement coûteux ne reste pas accroché en grande partie à la drêche de houblon et ne soit pas détruit par l'extraction à chaud. La drêche de houblon retient, suivant la pratique, 5 à 7 fois son propre poids d'extrait, lorsqu'elle n'a pas été pressurée ou centrifugée.
Après la séparation, la drêche est de nouveau introduite dans une suspension aqueuse (eau distillée ou moût de bière) et traitée par le son, cette fois par introduction d'air et à des températures de 100 G. Il peut être éventuellement favorable d'introduire artificiellement de l'oxygène ou de l'air. Une surpression de 0,2 à 0,5 atm. (température de 105 G à 110 C) accélère notablement l'extraction. Cette surpression n'affecte : pas la formation de cavitation pendant le traitement par le son, car la pression de vapeur pendant l'ébullition est la même dans le liquide et à sa surface. Dans les conditions indiquées, l'extraction à chaud dure deux heures environ. L'extrait obtenu à chaud est filtré et la drêche de houblon est toute desuite placée dans la cuve à moût.
Dans l'exemple de réalisation, on remarque que la température du moût est proche du point d'ébullition à la fin de l'extraction à chaud, lorsque l'extraction à froid commence en même temps que l'introduction du moût dans le brassin. L'extrait obtenu à chaud est ajouté au moût, une heure après le début de l'ébullition. Quelques minutes plus tard (jusqu'à présent de 3 à 4 minutes), la rupture en gros flocons et très volumineuse débute brutalement.
Après la rupture on observe la température du moût dans la cuve de dépôt. Lorsqu'elle est descendue à 70 C environ, l'extrait obtenu à froid est ajouté avec précaution par exemple au moyen d'un tuyau souple, dont l'extrémité ouverte, placée à quelques cm en dessous de la surface du moût est conduite lentement dans toute la cuve de dépôt. L'extrait obtenu à froid peut être introduit dans un récipient de refroidissement au moyen d'un tube présentant un grand nombre de trous latéraux.
L'extrait obtenu à froid peut être également pasteurisé à une température de 60 à 65 C pendant 1/2 à 1 heure (en présence de C02) et être ajouté ensuite sélectivement pendant la fermentation principale (après la période où l'écume de fermentation est basse) ou au début du stockage.