Fermentation alcoolique & Brassage : Une leçon de chimie

C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20 Page 1
Chapitre I : La Fermentation Alcoolique
1) INTRODUCTION
La fermentation est la dégradation d’une substance organique végétale sous la catalyse d’un micro-
organisme qui libère une substance active soluble, (le ferment) appelée diastase.
Pendant la fermentation alcoolique, le jus sucré de fruits (ou grains) est transformé en boissons alcoolisées.
2) LA BRASSERIE OU INDUSTRIE DE LA BIERE
2. 1. Définition
La bière est une boisson :
- doucereuse
- nutritive
- légèrement alcoolisée
obtenue par fermentation du sucre des grains (souvent de l’orge) germés et aromatisés de houblon.
2. 2. Matières premières
(a) Le malt :
C’est de l’orge germée et séchée artificiellement.
La transformation de l ’orge en malt est appelée maltage. L’usage de l’orge est justifié par les avantages de cette
graminée sur les autres particulièrement à l’étape de la mouture.
(b) Le houblon :
Plante grimpante des régions tempérées et dont les fleurs femelles secrètent des résines amères et des
huiles qui servent d'aromates à la bière.
(c) Les grains crus :
Généralement maïs et riz, non germés, qui remplacent à l’étape de brassage une partie du malt pour
des raisons d’économie et parfois de nuance (composition) de l’extrait de brassage.
(d) Les sucres :
Employés dans deux cas :
- succédanés (substituts) de l’extrait de malt ;
- édulcorants (adoucissants) de certaines bières.
(e) Les levures :
Catalyseurs indispensables à la transformation des sucres fermentescibles en alcool éthylique.
(f) L’eau :
La qualité de l’eau utilisée est très importante pour la brasserie : les sels dissous, les substances en
suspension, le pH, … déterminent la qualité de la bière à produire.
Du point de vue pH par exemple, une bonne eau est celle qui permet d’obtenir un moût de pH 5,2.
2. 3.Préparation de la bière
Elle comprend six grandes étapes :
- maltage
- brassage
- fermentation
- garde
- filtration
- soutirage

C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20 Page 2
(a) Le maltage :
Constitué de trois opérations essentielles qui sont :
- Le trempage : donne à la graine l’humidité nécessaire à la germination.
- La germination : produit les enzymes susceptibles de solubiliser les matières de réserve du grain à
l’étape du brassage. Ces enzymes transforment les matières complexes insolubles en matières
solubles dans l’eau. (C6H10O5)n + n/2 H2O n/2 C12H22O11
Amidon Maltose
- Le touraillage : arrête la germination de l’orge et sèche le malt (≈ 5% d’humidité résiduelle) par
chauffage à une certaine température (60 à 65°C pour les bières blondes et 90 à 105°C pour les
brunes) de l’orge trempée et germée. Cette étape effectue aussi un dégermage des grains (perte
des radicelles) lors de leur frottement les uns sur les autres dans des cylindres perforés. Le malt
obtenu est brillant et aromatisé.
(b) Le brassage :
But : Extraire tous les éléments utiles du malt, des succédanés et du houblon pour en préparer le moût
destiné à la fermentation.
Opérations essentielles :
- concassage
- cuisson
- filtration du moût
- ébullition et houblonnage du moût
- refroidissement du moût
i. Le concassage : il s’effectue à l’aide d’un moulin composé d’une série de cylindres rotatifs. Cette mouture
est fonction du type de filtration et de la quantité de grains crus. La pellicule du malt est gardée pour les
besoins de la filtration.
ii. La cuisson ou brassage proprement dit : son but est d’obtenir le meilleur extrait possible en quantité et en
qualité à partir du malt seul ou associé à ses additifs. Elle se fait avec de l’eau à des températures
appropriées (70 – 80°C).
L’opération essentielle qui se produit lors de la cuisson est la transformation, sous l’action enzymatique
(catalyse) des diastases produites lors du maltage, de l’amidon en substances moins complexes : dextrines,
sucres,… dont les sucres fermentescibles. La réaction " Amidon Maltose" se finalise à cette
étape.
Les équipements essentiels sont généralement :
- Un cuiseur pour les grains crus
- Une cuve matière pour la saccharification diastasique des extraits du malt et
des grains crus
- Une cuve d’ébullition et de houblonnage
iii. La filtration du moût
Lorsque la saccharification du moût est terminée, on sépare le liquide des substances insolubles
appelées drêches. La filtration se fait sur la couche formée par ces drêches faisant office d’une masse
filtrante reposant sur un faux fond perforé de la cuve . Les eaux de lavage des drêches sont ajoutées au
filtrat de l’extrait.
iv. L’ébullition et le houblonnage du moût
Après la filtration du moût, celui-ci est porté progressivement à la température d’ébullition. Il s’en
suit :
- la destruction des micro-organismes présents
- la précipitation des substances colloïdales coagulées à chaud
- et la stabilisation de la composition du moût (on évite les fermentations indésirables)
Pendant ce temps, le moût est houblonné afin de lui donner le goût amère et l’arôme. Après une heure à
une heure et demie d’ébullition on envoie le moût chaud dans un bac d’attente.

C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20 Page 3
v. Le refroidissement du moût
Avant d’ensemencer le moût de levure, il faut le refroidir pour que celle-ci ne soit pas tuée vers
40°C. Pendant cette opération, il y a une légère oxydation des sucres avec une libération de CO2 nécessaire
à la vie de la levure. Il faut cependant protéger le moût contre toute infection qui pourrait gâter la bière.
Equipements utilisés : Echangeurs de chaleur à plaques ou à tubes avec eau de refroidissement en contre-
courant ou en ruissellement.
(c) La fermentation : Le moût refroidi est ensemencé par une levure appropriée. Dès qu’il est en fermentation, le
moût est appelé bière : c’est la bière en fermentation . Pendant cette opération la réaction globale de
transformation des sucres est la suivante :
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2
Equipements utilisés : cuves à doubles parois pour pouvoir y maintenir une température appropriée à la
fermentation.
Le CO2 dégagé est récupéré pour diverses utilisations. La fin de la fermentation est indiquée
par le non dégagement du CO2. La fermentation est dite haute lorsqu’en fin de celle-ci la levure flotte à la
surface de la bière (effet dû à la nature de la levure : levure haute).
Elle est dite basse lorsqu’en fin d ’opération la levure précipite au fond de la cuve. Notons que dans les deux cas,
la levure est récupérée pour de nouveaux ensemencements. C’est pourquoi, pour avoir une levure abondante et
de bonne qualité, il faut prendre toutes les précautions pendant la préparation du moût, le refroidissement et la
fermentation de la bière : stériliser le moût en n’utilisant pas de substances anti-septiques, ne pas éliminer les
substances azotées et phosphatées nutritives du moût à fermenter…
(d) La garde :
Apres la fermentation et la récupération de la levure, la bière est stockée dans des cuves
maintenues à des températures inférieures à 0° C.
But :
- Laisser déposer la levure et les particules amorphes en suspension qui troublent la bière ;
- Affiner le goût de la bière (fermentation secondaire) ;
- Précipiter le trouble au froid pour avoir de la bière plus brillante et pour empêcher qu’elle ne se trouble au
froid après filtration.
Durée : de quelques jours à plusieurs mois suivant le type de bière à produire.
(e) La filtration :
La bière qui a terminé sa garde possède toutes les qualités organoleptiques voulues. Il est toutefois
nécessaire d’enlever, par filtration dans des filtres presses, un léger voile qu’elle présente encore. La matière
filtrante est constituée d’un carton spécial.
(f) Le soutirage :
Cette opération consiste en la mise en fûts ou en bouteilles. Pendant cette opération, la bière est
exposée à l’oxydation et il est important de surveiller les points principaux suivants :
- Eviter toute oxydation sinon la bière présenterait une amertume désagréable et une mauvaise odeur ;
- Eviter toute perte de CO2 (souvent rajouté à la garde, …) qui rendrait la bière plate et non désaltérante ;
- Eviter toute infection en stérilisant les installations de soutirage et en pasteurisant la bière par la chaleur (
80° C).
Après soutirage et pasteurisation, la bière en bouteille ou en boîte est stockée pour la commercialisation ; celle en
fût est soutirée et commercialisée directement,…sa durée de vie est ainsi relativement limitée.
OBSERVATIONS :
- On estime que pour produire 1 litre de bière, il faut consommer 10 litres d’eau : brassage,
dilution, réfrigération, lavages, chauffage par vapeur …
- La vapeur provient des chaudières au mazout, au charbon ou à l’électricité

C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20 Page 4
- Le froid est produit par compressions et détentes de l’ammoniac comme fluide frigorigène.
Cet ammoniac liquéfié permet le refroidissement des saumures qui transporteront le froid vers
les différents points de fabrication où il est utilisé.
- Le rendement (η) de la production de la bière est donné par un laboratoire de contrôle de
qualité permanent tout au long de ses différentes phases.
III. LES VINS ET CIDRES
Boissons obtenue par la fermentation alcoolique du jus de pomme (pour les cidres) et de raisins (pour les vins)
- Cidre champagnisé : cidre bouché
- Cidre champagnisé à un degré moindre : cidre mousseux
- Cidre champagnisé moelleux et sucré : cidre doux

C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20 Page 5
Extrait de dictionnaire
fermentation nom féminin
1. Transformation de certaines substances organiques sous l'action d'enzymes sécrétées par des micro-organismes. La
fermentation des sucres sous l'influence des levures donne de l'alcool.
2. Décomposition enzymatique de la matière organique.
3. Litt. Agitation, sourde effervescence des esprits.
bière nom féminin
(néerlandais bier)
Boisson fermentée légèrement alcoolisée, préparée à partir de céréales germées, principalement de l'orge, et parfumée avec
du houblon.
Ŕ Fam.Ce n'est pas de la petite bière : c'est tout le contraire d'une chose mièvre, inepte.
vin nom masculin
(latin vinum)
1. Boisson fermentée préparée à partir de raisin frais. Vin blanc, vin rouge.
Ŕ Vin cuit : vin provenant d'un moût concentré à chaud.
Ŕ Vin délimité de qualité supérieure (V. D.Q. S.) : vin d'appellation simple, dont la qualité est garantie par un syndicat
responsable de l'appellation.
Ŕ Vin de liqueur, vin doux naturel : vins obtenus à partir de moût de raisin frais et par addition d'alcool.
Ŕ Vin mousseux: vin qui a subi une deuxième fermentation, en bouteille ou en cuve, soit spontanément, soit par la méthode
champenoise.
Ŕ Vin nouveau : vin de l'année, commercialisé rapidement après la vinification (en décembre, ou pour les vins dits de
primeur, à partir du troisième jeudi de novembre).
Ŕ Vin de pays : vin sans appellation, de bonne qualité.
Ŕ Vin de table : vin de consommation courante.
Ŕ Vin d'honneur: petite cérémonie offerte par les municipalités, les sociétés, etc., au cours de laquelle on boit du vin en
l'honneur de qqn ou pour fêter qqch.
Ŕ Entre deux vins : un peu ivre.
Ŕ Mettre de l'eau dans son vin : se radoucir, se modérer.
2. Jus d'origine végétale dont une partie ou la totalité du sucre est transformée par fermentation. Vin de riz. Vin de palme.
Ŕ Vin d'orange : boisson obtenue par macération d'oranges amères dans du vin rouge.
3. Méd. Tache de vin : angiome plan.
Le vin rouge est obtenu à partir du raisin noir que l'on fait tout d'abord éclater par foulage. La vendange foulée, mise à
macérer, subit la fermentation alcoolique sous l'action de levures. Le vin est ensuite soutiré pour être séparé des lies.
Certains vins se commercialisent très tôt, dans l'année qui suit la vendange ; d'autres vieillissent en tonneaux ou en
bouteilles. Dans la fabrication du vin blanc, les raisins, blancs ou noirs, sont foulés et pressés, et c'est le moût qui est soumis
à fermentation. La consommation de vin par habitant dans le monde tend actuellement à décroître.
cidre nom masculin
(grec sikera, boisson enivrante)
Boisson obtenue par fermentation du jus de pomme.