Le repiquage de levures de bière est une pratique essentielle et économique pour les brasseurs, qu'ils soient amateurs ou professionnels. Il consiste à récolter et réutiliser la levure issue d'une fermentation précédente pour ensemencer un nouveau brassin, garantissant ainsi une source constante de levure saine et active. Cette méthode permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d'assurer une meilleure performance de fermentation et de développer une signature gustative unique pour la brasserie.
Comprendre la Récolte de Levure en Brasserie
La récolte de levure dans une brasserie, en vue de sa valorisation, est principalement constituée des levures provenant des cuves de fermentation principale et de celles issues des cuves de garde. Généralement, les brasseries récoltent une quantité de levure équivalente à trois ou quatre fois la quantité utilisée pour l'ensemencement initial du moût, ce qui représente environ 3 % du volume de bière brassée. Cependant, ce volume excédentaire dépend de plusieurs facteurs : la souche de levure employée, les températures et la durée de la période de garde, l'état de surface de la cuverie, et surtout les moyens mis en œuvre pour la récolte.
La levure peut représenter une part significative, parfois jusqu'à 12 % et plus, de la pollution totale d'une brasserie, tant pour les matières oxydables (MO) que pour les matières en suspension (MS). Par exemple, un litre de levure liquide peut apporter entre 100 et 200 grammes de DBO5 (demande biochimique en oxygène) en fonction de sa teneur en matière sèche.
Méthodes de Récolte des Levures : Kraüsens, Surface et Fond
Deux approches principales se distinguent pour la récolte de levures : la récolte en surface (top cropping) et la récolte en fond (bottom cropping). Une autre technique consiste à utiliser les Kraüsens, ces hautes mousses frisées qui apparaissent à la surface de la bière en fermentation après environ cinquante heures.
L'Utilisation des Kraüsens
Les Kraüsens correspondent à la période de multiplication intense de la levure, que certains auteurs nomment la phase "ATPasique" très énergétique. Cette technique permet de récupérer des levures en pleine forme.
- Kraüsens précoces : Il s'agit d'un ajout d'environ 10 % dans une bière en traversage complètement atténuée pour lui permettre d'effectuer sa fermentation secondaire, qui durera un certain temps. Pour cette méthode, les Kraüsens étant plutôt épais, il est conseillé d'ajouter un peu d'eau stérilisée pour les diluer. Cette technique est très pratique car elle permet d'enchaîner les lots tout en récupérant des levures en pleine forme.
- Kraüsens tardifs : Ils sont apportés dans une bière finie pour parfaire un manque de carbonatation, corriger un défaut organoleptique ou lors de l'introduction dans une bière des mélanges d'eau et de bière obtenus lors du transfert de la bière vers les différents secteurs d'utilisation précédés d'une « pousse à l’eau » (Vorlauf - Nachlauf).
Pour récupérer le krausen, il est possible de le faire quand il flotte encore au-dessus de la bière, idéalement après 48h de fermentation. Des brasseurs utilisent une cuillère pour prélever le krausen et démarrer un petit starter pour augmenter la population de levures.
Systèmes de Culture de Surface (Top Cropping)
Dans les cuves de fermentation traditionnelles, notamment avec des souches de levure spécifiques, on utilise des systèmes de culture de surface. Ces systèmes impliquent l'écrémage manuel du chapeau de levure à l'aide d'un drain ou d'une pompe aspirante. Le moment de l'enlèvement de la récolte dépend du type de fermentation et des propriétés de la levure, et cela est souvent déterminé par l'observation visuelle et l'expérience du brasseur. Le bottom cropping, quant à lui, consiste en l'extraction des levures un peu plus tard, lorsque la fermentation est terminée (après environ 10 jours).
Systèmes de Culture de Fond (Bottom Cropping)
Dans les systèmes de culture de fond, la bière est d'abord retirée à la fin de la fermentation primaire, laissant un sédiment de levure à la base de la cuve. Ce sédiment est ensuite enlevé manuellement. Dans des cuves de fermentation fermées à fonds plat, il est nécessaire d'évaluer le moment optimal pour le traversage puis l'évacuation de la levure à partir du suivi de la densité de la bière au cours de la progression de la fermentation. Habituellement, la fermentation est jugée terminée lorsque le moût est complètement atténué et que la période de maintien à la température de fermentation est achevée, mais avant le refroidissement. Le contenu du récipient est ensuite refroidi pour encourager la majeure partie de la levure en suspension restante à se déposer au fond de la cuve.
Bien que le refroidissement favorise la sédimentation de la levure, une grande partie de la récolte se forme pendant la période de fermentation active à température définie, surtout si la levure est floculante. Il est donc recommandé de prélever une culture le plus tôt possible après l'obtention de l'atténuation voulue. Des études ont montré que la viabilité de la levure précoce, c'est-à-dire celle qui aura sédimenté avant que la limite ne soit atteinte, est toujours supérieure à celle obtenue après que l'atténuation limite ait été atteinte et le contenu de la cuve refroidi. Un brasseur utilisant des tanks cylindro-coniques, assurant garde et fermentation dans le même tank, aura une plus grande facilité à récolter sa levure qu'une brasserie équipée de cuves rectangulaires à fond plat pour la fermentation et de cuves cylindriques horizontales séparées pour la garde.
Nettoyage et Conservation de la Levure Récoltée
Après avoir été retirée du fermenteur, la levure récoltée est souvent tamisée sur un tamis vibrant pour éliminer des particules solides parasites provenant principalement des « amers » de surface produits au cours de la fermentation. Ensuite, la levure est collectée dans un réservoir fermé ou dans un bac à levure traditionnel que l'on peut faire pivoter sur un axe et le vider par basculement dans des réservoirs intermédiaires lors de l'ensemencement au seau d'un brassin.
La levure à utiliser pour le réensemencement peut être stockée sous cette forme sans autre traitement. La bière toujours présente dans le bac à levure peut être séparée de la levure en la pompant à travers un échangeur à plaques.
Le nettoyage des levures est crucial pour se séparer des détritus de malt et de houblon. C'est particulièrement utile après un top cropping. Après avoir collecté la levure restante (et les résidus) dans un récipient, il faut le placer au réfrigérateur pendant au moins quatre heures. Cela permettra aux différentes couches de se séparer :
- Fond : gris foncé ou vert, ce sont les restes du moût, y compris les cellules de levure mortes, les drêches, les protéines précipitées et les résidus de houblon.
- Milieu : Levure. C'est à ce niveau que l'on doit trouver une levure saine et crémeuse. Une levure saine a une couleur crémeuse et une odeur de pain. Elle ne doit pas avoir d'odeur ou d'arôme prononcé.
- Partie supérieure : cette fine couche peut être claire, de couleur bière ou grisâtre. Elle contient davantage de cellules de levure mortes, d'eau, de bière et d'alcool.
Après cette décantation, il est temps de nettoyer la levure. Il est conseillé d'ajouter de l'eau stérile, ce qui réduira le taux d'alcool (la levure supporte mieux) et permettra de se débarrasser du fond après décantation pendant environ une heure. Cela éliminera une partie des levures moins intéressantes, des résidus de houblons et le cold break. Pour obtenir de l'eau stérile, on peut placer un pot Masson dans un autocuiseur pendant une heure ; le pot se scelle tout seul à la fin, offrant de l'eau stérile pour le moment voulu.
Idéalement, il faut récolter un maximum de la partie liquide tout en laissant un maximum de la partie solide dans le premier bocal. Il sera nécessaire de couvrir le second bocal et le placer au réfrigérateur. Cette opération peut être réalisée plusieurs fois jusqu'à obtenir une levure sans trop de sédiment (houblon, malt). Le brasseur Paco suggère de récupérer la « bouette » des petites et moyennes bières (Original Gravity < 1.060) en fin de fermentation, lors du transfert en secondaire ou de l'embouteillage direct, en utilisant des petits pots Masson stérilisés. Il remplit les pots aux trois quarts et les entrepose au frigo avec une étiquette pour l'identité et la date.
Il est primordial de maintenir la pureté de la souche de levure et de prévenir les contaminations pendant la culture. Les conditions dans les fermenteurs peuvent être stressantes pour la levure, il est donc important de retirer la levure dès que possible dès la fin de la fermentation pour éviter l'autolyse cellulaire.
Durée de Conservation et Réutilisation
Que ce soit pour du top cropping ou du bottom cropping, il est préférable de réutiliser la levure collectée immédiatement. Toute forme de stockage de la levure entraîne une réduction de ses performances. La levure est détruite. Pour quelqu'un qui brasse couramment, rien de mieux qu'un brassin en cours de fermentation. Il est possible de récupérer de la levure vigoureuse pendant quasiment toute la durée de la fermentation et de la réutiliser environ 8 fois d'affilée avant que la souche ne fatigue et que le risque de mutation et d'infection n'augmente.
Si l'on souhaite conserver sa levure pour faire une bière dans le futur, il faudra alors la récupérer et la conserver dans un récipient stérile (ex : bocal, erlenmeyer) équipé d'un barboteur. S'il est impossible d'intégrer un barboteur, un bocal avec une feuille d'aluminium et un élastique peut être utilisé. Après 1h dans le réfrigérateur, deux parties se forment, une partie liquide et une partie solide. Les levures peuvent être stockées au frais pendant plusieurs jours. Pour une conservation de moins de deux semaines, un starter peut être placé au frigo. Au-delà de 4 semaines, il sera nécessaire de faire un starter avant d'inoculer à nouveau la souche.
Préparer un starter I Calcul des cellules, viabilité et taux d'ensemencement
Fabrication d'un Starter à partir d'une Bière sur Lie
Pour ensemencer des brassins à moindre frais, il est possible de récupérer de la levure à partir d'une bière non filtrée, non pasteurisée et refermentée en bouteilles (bière sur lie). La quantité de levure dans le fond de la bouteille n'est pas suffisante pour démarrer directement la fermentation d'un brassin entier, d'où le recours à un levain pour favoriser la multiplication cellulaire de la levure.
Pour que le levain soit opérationnel :
- Se procurer une bouteille de bière la plus récente possible pour avoir de la levure relativement fraîche. La stocker au frais et verticalement pour favoriser la sédimentation du dépôt.
- Récupérer 25-50 cL de moût d'un brassin précédent, ou à défaut préparer un sirop de sucre dans de l'eau bouillante ou encore diluer de l'extrait de malt dans de l'eau bouillante (environ 50g d'extrait ou de sucre pour 1/2L). Le moût est préférable afin d'habituer la levure à son futur environnement et pour favoriser sa croissance (acidité, amertume, densité).
- Faire bouillir le moût ou le sirop afin de le stériliser, puis le verser encore bouillant dans une grande bouteille à bouchon mécanique (75 cL ou 1 L) ou un récipient hermétique préalablement désinfecté. Par la suite, tout instrument qui entrera en contact avec le levain devra toujours être désinfecté.
- Décapsuler puis désinfecter le goulot de la bouteille de bière en le passant à la flamme ou à l'alcool.
- Verser lentement dans un verre les 3/4 de la bouteille en évitant de remuer le dépôt.
- Agiter le fond de la bouteille pour mettre le dépôt de levure en suspension.
- Verser soigneusement le fond de bouteille dans la grande bouteille contenant le moût refroidi, refermer et agiter le tout.
- Placer la bouteille à température ambiante (20-25°C) pour favoriser la multiplication. Au bout de quelques jours (2-5), la fermentation reprend si les levures sont en bonne santé. Selon les cas, il y aura présence ou non de kräusen indiquant la bonne reprise. Quand l'activité de fermentation commence, il y a aussi un dégagement de CO2, il faut donc dépressuriser de temps en temps la bouteille pour éviter l'explosion !
- Le jour du brassin, mettre la bouteille à température ambiante, l'ouvrir juste avant d'ensemencer, désinfecter le goulot à la flamme ou à l'alcool et verser le levain dans le brassin et remuer.
Réutilisation de la Levure pour de Gros Volumes
Pour les brasseurs qui passent des recettes dimensionnées en 20L à des "gros volumes", la gestion des ensemencements peut se compliquer. Cependant, pour un volume de 400 ou 500 L, une seule phase de propagation avec 5 à 10 L de moût suffit largement. Pour des volumes de 2000 L, il est possible de prendre 10 L de bière fortement chargée en levure 48 heures après la mise en garde d'un brassin précédent, afin d'ensemencer 1000 L de moût. Le lendemain, on brasse 1000 L par-dessus, et la fermentation démarre seule.
Valorisation des Levures Récoltées : Au-delà du Repiquage
Les utilisations des levures récoltées ne se limitent pas au repiquage. La majeure partie est envoyée dans des usines de déshydratation, et les levures séchées sont ensuite revendues à des fabricants d'aliments du bétail ou valorisées dans la fabrication d'aliments diététiques si elles ont été préalablement désamérisées. Pour une faible part, la levure est utilisée directement, telle que livrée par la brasserie, en alimentation animale, principalement pour l'engraissement des porcs. Mais dans les autres cas, pour que les produits alimentaires contenus dans la levure soient utilisés au maximum, il faudra la tuer.
À raison de 500 g de levure pâteuse par hectolitre, il y aura une production de 1,500 kg de levure pâteuse par hectolitre de bière produite. Le bilan s'établit à 104 mth disponible par litre de levure récupérée et reste positif si l'on décide de brûler la levure résiduelle dans un générateur de vapeur. Ce bilan sera bien évidemment largement plus positif si on récupère la levure à une teneur en matière sèche de 20 % ou à la limite du pompage de 40 %, le bilan s'établit alors à 1450 + 147 - 364 = 1233 mth par litre de levure à 40 % de matière sèche, ce qui représente environ 10 % du pouvoir calorifique d'un fuel lourd situé à 10500 mth sur PCS.
L'addition d'eau jusqu'à 6 % dans du fuel ne nuit pas à son pouvoir calorifique, la vapeur produite lors de la combustion permettant de mieux diviser et traiter les imbrulés solides et d'améliorer ainsi le rendement. L'addition de produits résiduels au fuel juste avant son entrée dans le brûleur peut se faire moyennant une dilution éventuelle dans du fuel léger en cas de difficultés de pompage ou en direct, dans le cas le plus favorable, via un mélangeur statique qui assurera le mélange avant la combustion en chaudière.
Récupération des Bières de Levures
Aujourd'hui, des techniques de séparation pointues (filtration tangentielle, centrifugation) permettent de récupérer dans la brasserie elle-même les bières d'imbibition des levures récoltées (bières de levures). Ces bières de levures, dont la composition est sensiblement différente de la bière d'origine, après traitement (filtration, Kräusen, pasteurisation, etc.), sont introduites par coupage dans certaines qualités de bière (bières légères et bières pauvres en alcool) où elles viennent compenser le manque d'arômes caractéristique des bières de faible densité en leur apportant un arôme de levure qu'elles n'ont pas pu obtenir du fait du faible temps de contact de la bière avec la levure pendant sa fermentation.
Le terme bière de levure est réservé aux bières obtenues par récupération du produit imbibant les levures récoltées des fonds de tank de fermentation ou de garde. Cette bière est plus alcaline que celle dont elle est issue (pH 6) et est également plus riche en polyphénols. Elle peut être récupérée de la levure récoltée par différents procédés allant du simple pressage à la filtration tangentielle ou à la centrifugation.
En plus du pH plus élevé, on constate une teneur élevée en acides gras, en esters, en DMS, ainsi qu'un arôme désagréable de levure. Ces effets négatifs s'accentuent avec le temps de séjour et la température de maintien en bac de stockage de la levure excédentaire, ainsi que de son état physiologique. C'est pourquoi la récupération de bières de levure demande de bien maîtriser le processus de traitement avant son introduction en fabrication. Cette bière sera ajoutée en petites quantités (10-15 %) aux bières classiques après traitement préalable (Kräusen et pasteurisation).
La première utilisation de cette bière sera de pratiquer des coupages avec une bière normale à raison d'environ 10 % et en fonction des densités primitives souhaitées au final. Cette bière pourra être utilisée également pour fabriquer des bières légères toujours par apports de faible quantité pour compenser dans celles-ci un caractère dû au contact avec la levure qui manque aux bières de faible densité, et éventuellement intervenir dans la fabrication des bières à très faibles teneurs en alcool pour la même raison.
La première façon de récupérer la bière dans les levures consiste à centrifuger, c'est-à-dire séparer la bière avant que les levures ne se déposent complètement en fond de fermenteur. Pour cela, le brasseur peut centrifuger la bière au traversage depuis la cuve de fermentation vers la cuve de garde. Pour les brasseurs brassant en uni tank, ils peuvent raccourcir leur temps de garde et centrifuger leur bière trouble. Pour les brasseries de taille supérieure, la centrifugeuse ne peut plus forcément assurer cette polyvalence. Elle sera donc destinée à la clarification de bière.
Deux équipements sont alors proposés pour déshydrater les levures, séparer et récupérer la bière. Après sa sédimentation, la levure excédentaire est transférée dans une cuve tampon. Il est préférable de conserver la levure à 4°C pour assurer sa stabilité. Le Sedicanter® permet de déshydrater les levures de 10-12 % de matière sèche jusqu'à 25-28 % MS et ainsi de récupérer jusqu'à 65 % de bière. Comme précisé ci-dessus, la bière peut présenter des caractéristiques organoleptiques différentes, c'est pourquoi Flottweg recommande de renvoyer cette bière sur la cuve de fermentation. Avec un dosage de 3-5 % (maximum 8 %), l'impact organoleptique est quasi nul.
Les brasseurs utilisent de plus en plus de houblons sur le bloc froid. Les pertes au soutirage sont alors supplémentaires et peuvent atteindre 5-15 % du volume du fermenteur. Le décanteur centrifuge Flottweg permet alors de déshydrater les résidus de houblons et les levures. Le décanteur peut être intégré en recirculation sur la cuve ou en ligne vers le BBT (Bright Beer Tank). Le décanteur s'adresse aux brasseurs "addicts" de houblons. Son intérêt dépend du taux et de la quantité de bière houblonnée à cru. Des brasseries de quelques dizaines de milliers d'hectolitres peuvent s'intéresser à son utilisation.