Transformer l'amidon pour brasser = 3 opérations de base :
1. Empois d’amidon = libérer les macromolécules d'amidon enfermées dans les granules
2. Saccharification = convertir l'amidon "liquéfié" en sucres fermentescibles
3. Fermentation alcoolique = convertir les sucres en éthanol
Empois d’amidon, l’étape préparatoire
L’amidon brut, à l’état sec (albumen du grain) ou hydraté (tubercule), se compose de longues chaînes ramifiées de sucres simples (glucose, maltose). Ces brins microscopiques sont repliés, à l'état naturel, sous forme de granules. Pour que des enzymes convertissent ces macromolécules en sucres (saccharification), l’enveloppe des granules doit être détruite, permettant aux longues chaînes de se déplier, formant une pâte épaisse.
Saccharification de l’amidon, l’étape centrale du brassage
Les longues chaînes d’amidon sont scindées en sucres simples. La plupart sont fermentescibles. Cette opération est sous contrôle des amylases, une classe d’enzymes spécialisés dans l’hydrolyse de l’amidon. Ces enzymes existent dans la salive, certaines plantes, moisissures et champignons. Ils sont générés par l’embryon des grains en train de germer. Ils ont besoin d’eau (phase hydratée) et d’une certaine température.
Certains schémas de brassage séparent la partie liquide (moût) de la masse solide des résidus de grains ou de tubercules. Le liquide est fermenté, les solides servent d’aliment animal sous le nom de drêches.
Fermentation alcoolique des sucres, conversion finale et partielle en éthanol
Les levures transforment les sucres en éthanol et dioxyde de carbone, grâce au métabolisme de la fermentation alcoolique. Elle se déroule en absence d’oxygène. Cette ultime transformation est commune à toutes les boissons fermentées. Elle opère sur le moût (liquide) ou une masse semi-liquide, selon les schémas de brassage. Dans le premier cas, les sédiments séchés de levures peuvent resservir de brassin en brassin (facultatif). Dans le second cas, la filtration de la bière semi-liquide intervient après sa fermentée. Ceci est facultatif. La frontière technique entre les bières et les bouillies fermentées est parfois mince.
Les Principes du brassage.
Ce canevas technique général et son triplet biochimique (eau+amidon+enzyme) génèrent des variantes techniques, selon l'origine de l'amidon, des amylases (enzymes) et des levures. Les principales phases de transformation sont les suivantes :
- Traiter la source d'amidon (phase sèche) : râper, décortiquer, moudre.
- Variante : Grains crus nettoyés en vue de la germination
- Amidon + eau (chaleur facultative) = empois d'amidon (phase humide).
- Variante : grains crus + eau = grains trempés (idem)
- grains trempés + enzymes = grains germés (malt vert)
- malt vert + chaleur = malt sec (phase sèche)
- Variante : grains crus + eau = grains trempés (idem)
- Empois d'amidon + enzymes (ferment à bière) = empois saccharifié (phase humide).
- Variante : malt + eau = moût (idem)
- Empois saccharifié + enzymes (levure) + eau = alcool + CO2 (humide fermenté) = bière (boisson).
- Variante : moût (phase liquide) + enzymes (levure) = mout fermenté = bière
Ce schéma général montre que les principales variantes techniques du brassage concernent la saccharification de l'amidon (opérations 2 et 3), pas la fermentation alcoolique. Il existe dans le monde 6 méthodes pour saccharifier l'amidon, quelle que soit sa source (céréales, tubercules, fruits amylacés, etc.).
Nous les avons baptisé "6 Voies du Brassage".
Il est fondamental de comprendre leur cohérence et leurs contraintes techniques respectives. Elles structurent toute l'histoire de la brasserie depuis son origine. Elles ont été mises en œuvre par tous les peuples brasseurs de la planète à travers les âges. Elles ne sont pas exclusives. Certaines cultures ont adopté plusieurs méthodes pour brasser de la bière au même moment. Ces différentes Voies du brassage ne correspondent pas non plus à des choix culturels définitifs. Certaines régions du monde sont plus ouvertes ou plus riches que d'autres quant au nombre de Voies de brassage différentes pratiquées simultanément.
Les 6 Voies du Brassage seraient plus justement nommées 6 Voies de la Saccharification de l'amidon. Les différentes méthodes concernent d'abord la façon de convertir l'amidon en sucre, pas la fermentation alcoolique.
Mais dans la conduite du brassage, l'articulation entre saccharification de l'amidon et la fermentation alcoolique est si centrale que la méthode choisie pour convertir l'amidon en sucres impacte directement les opérations de fermentation. Il n'y qu'à comparer deux schémas de brassage pour le comprendre : celui du sake japonais et celui d'une bière de malt européenne.
Le brassage du saké (bière de riz nippone) conduit la saccharification et la fermentation en même temps, dans la même cuve et au même moment. Les sucres fermentent dès qu'ils sont fabriqués par le koji (ferment à base de mycelium de Rhizopus ou Aspergillus) mélangé au moromi (masse de riz étuvé). Ce schéma spécifique est celui de nombreuses bières traditionnelles asiatiques ou amérindiennes.
Le brassage à base de malt procède en deux temps : trempage du malt concassé (maische) à température controlée (65° C moyenne optimale) pour saccharifier l'amidon, filtration pour obtenir un liquide sucré (moût), puis fermentation de ce moût par ajout des levures. Ce schéma est celui des bières occidentales et de la plupart des bières traditionnelles d'Amérique du sud ou africaines.