Comment mesurer l’alcool dans la bière

Les mesures de l’alcool en brasserie (Balling et Plato).

La brasserie aura également un rôle moteur dans l'introduction et la mise au point de nouveaux instruments, les uns pour mesurer la densité en sucre des moûts, les autres pour évaluer le pourcentage d'éthanol contenu dans la bière après la fermentation.

L'adoption du saccharomètre parmi les brasseurs suit la même logique que celle du thermomètre, avec quelques années de retard. En 1780, le brasseur John Richardson (1743~1815) utilise un hydromètre pour mesurer la proportion de sucre du moût. Il publie à York en 1788 The PHILOSOPHICAL PRINCIPLES OF THE SCIENCE OF BREWING; containing THEORETIC HINTS on an improved Practice of BREWING MALT-LIQUORS; … Outre le mode d'emploi d'un saccharomètre, le traité inclut des tables de conversions pour déterminer la quantité exacte de sucres dissous dans le moût selon sa température. Richardson nomme son hydromètre à mesurer la saccharine (terme générique de l'époque pour désigner les sucres) un "saccharomètre". En 1800, le saccharomètre est rapidement adopté par les grands  brasseurs qui y voient un moyen de surveiller et améliorer leurs procédés de brassage. La densité ou gravité du moût en sucres dissous va devenir une mesure standard de la profession.

Un deuxième volet s'ouvre immédiatement. D'après Richardson et Baverstock (Treatises on Brewing by the late James Baversock. London 1824), les brasseurs veulent déjà déterminer la teneur en alcool de la bière, d'après la lecture de leurs saccharomètres. Dès 1784, le même Richardson énonce la question avec clarté :

" L'atténuation d'un poids donné de matière fermentescible, dans tout fluide, va produire une certaine quantité d'alcool, et ces quantités égales de matière atténuée, dans tous les liquides, que ce soit avec des densités égales ou différentes, vont produire des quantités égales d'alcool, quelle que soit la proportion qu'une telle atténuation peut produire selon ces densités. " (Statistical Estimates of the Materials of Brewing …, London 1784, 27-28. Cité par Mikuláš Teich 2005)[1].

Autrement dit, il n'y a pas de rapport direct entre la densité en sucres du moût de bière et l'alcool produit. Ce qui compte, c'est la quantité de sucres réellement fermentescibles que les levures vont partiellement convertir en alcool. C'est cela l'atténuation. Elle dépend de la nature des "matières atténuées".

La projection du degré d'alcool basé sur la densité en sucre du moût dépend de l'atténuation, autrement dit l'efficacité des levures à convertir tout ou partie des sucres fermentescibles. Ce problème sera soulevé par les distillateurs écossais qui réclamaient en 1806 une diminution de taxes quand ils utilisaient du malt de Scotch bigg, réputé moins rentable en sucres fermentescibles, au lieu du malt d'orge qui servit de référence au bureau des Accises d'Edinbourgh.

Christian Polykarp Friedrich Erxleben (1765~1831) est certain que la qualité d'une bière est en rapport avec sa "force", c'est à dire l'alcool qu'elle contient. Seule la distillation peut mesurer cette quantité, pas le saccharomètre qui ne mesure que la densité du moût. Il faut se rappeler qu'au début du 19^ème siècle, les mystères de la fermentation alcoolique sont loin d'être éclaircis. Ses connaissances du maltage-brassage sont très précises. Ceci l'aide à formuler que la densité du moût dépend dans la pratique de nombreux facteurs d'origine végétale (qualité des grains, du malt, de leur conservation). Prolongeant cette idée, il suppose que la fermentation elle-même est sous le contrôle du levain dont la nature végétale rend l'efficacité aléatoire. Erxleben pressent la question de l'atténuation:

« En règle générale, on peut en effet indiquer à l'avance avec certitude le résultat d'une opération chimique connue, mais ici une exception existe. Parce que la fermentation, bien que jusqu'à présent toujours considérée en tant que telle, semble en aucune manière une opération chimique simple, mais bien plutôt un processus par lequel les plantes poussent, et doit être considérée comme le maillon dans la grande chaîne naturelle qui relie les activités que nous appelons des procédés chimiques avec ceux des plantes comme celui de la croissance. » (Uiber Guete und Staerke des Biers, und der Mittel, diese Eigenschaften richtig zu wuerdigen, Prague 1818).

En 1843, le chimiste Karl Balling de l'Institut Polytechnique de Prague introduit un nouveau saccharomètre accordé à ses propres tables de conversion. Les deux seront adoptés dans toute l'Europe centrale.

La Bohême et la Moravie ont une longue tradition brassicole. Thaddaeus Hagecius (1525-1600) a publié dès 1585 un opuscule sur la bière : De cerevisia eiusque conficiendi ratione natura, viribus et facultatibus opusculum. Tadeáš Hájek z Hájku, connu sous le nom de Hagecius ou Nemicus était le médecin personnel de l'Empereur Rudolph II et chef apothicaire de Bohême. Quoique son sujet soit principalement médical, il considère la bière comme boisson saine et la brasserie comme une activité digne d'être étudiée et améliorée pour le bien de tous par de savantes personnes.

Saccharomètre de Balling.
(Archiv Pivovarského musea Plzni)

A cette époque (milieu 19^ème), les brasseries de Bohême sont au centre d'une révolution. Les brasseries de Pilsen produisent une bière très pale, longtemps mûrie dans leurs caves fraîches : la première pils lager de Pilsen. Le travail de Balling sur la Chimie de la fermentation, publiée une première fois en 1845, devient l'ouvrage de référence [2]. Les tables de conversion de Balling prennent comme étalon le sucrose. Parmi tous les sucres, le sucrose de la canne à sucre donne les meilleures variations de densité mesurable quand son pourcentage en poids augmente.

1° Balling = 1 g de sucrose/100 g de solution à 17,5°C.

En déterminant le pourcentage en poids de sucre du moût, et pas seulement sa densité / eau distillée, les brasseurs de Bohême et d'Allemagne pouvaient estimer plus précisément la teneur en alcool de la bière.

En 1843, Balling publie Die saccharometrische Bierprobe, un manuel de 50 pages seulement. C'est le fruit de milliers de mesures, de centaines d'expériences, visites chez les brasseurs et distillateurs pour vérifier expérimentalement la validité de ses mesures et ses calculs. Balling veut formuler une relation quantitative entre l'extrait du moût (O), l'extrait apparent de la bière (Ea) mesuré au saccharomètre, et le même extrait après avoir retiré l'alcool de la bière (Er). L'atténuation apparente = O-Ea. L'atténuation réelle = O-Er.

Les investigations de Balling le conduisent à établir la teneur en poids d'alcool (A) selon la formule générale suivante : 

L'équation de l'atténuation de Balling marque un pas décisif dans les progrès de la brasserie. Elle sera généralisée aux autres boissons fermentées.  L'échelle de Balling sera améliorée d'abord par Adolf Brix en 1897, puis Fritz Plato en 1900 à la demande de la Commission Impériale Germanique. Cette dernière cherche à unifier le contrôle de l'État sur les multiples types de bières brassées et vendues dans les anciens États germaniques, désormais intégrés dans l'Empire allemand, afin d'établir une assiette fiscale unique. Les équations mathématiques de Balling sont d'une grande aide dans cette politique unificatrice. L'objectivité scientifique est ici jointe à une finalité politique.

Tout au long du 19^ème siècle, les procédés de brasserie servent de support aux études expérimentales. La brasserie impulse et même accélère certaines études théoriques, pour ses propres besoins. Les brasseurs-savants comme Michael Combrune, John Richardson, František Poupe, James Joule, Christian Jacobsen, Josef Groll, Anton Dreher, Gabriel Seldmayr pavent le chemin du couple qui cristallise pendant la révolution industrielle : la science au secours de l'industrie brassicole naissante et réciproquement.

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