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sept. 25, 2016

Comment construire une fabrique de Bière artisanale? par Ambrasser
Brasserie Brasseurs en Herbe Comment Équipements Manuel

(Traduit et adapté par Ambrasser du texte écrit par Boris de Mesones le 27 Juillet 2011)


Comment construire une petite fabrique de bières et réussir en élaborant des bières de style unique.


Chapitre 6 : Dessin d’un équipement d’une micro brasserie.


 


Ce chapitre est purement technique, mais c’est le chapitre le plus attendu de tous ceux qui ont un projet de construction d’une brasserie.


Dans les chapitres précédents nous expliquions pourquoi les équipements idéaux pour une nouvelle microbrasserie devaient être de forme spécifique ou autre. Il est important de faciliter le travail du maître brasseur pour économiser des heures de travail, réduire les coûts au maximum et avoir des équipements qui nous permettent d’élaborer des bières de très grande qualité.


Dans ce chapitre nous découvrirons la salle de brassage dans laquelle nous élaborons le moût. L’illustration pourra paraître compliquée mais si on étudie avec attention on verra qu’elle est très simple. Il est possible que j’ai oublié une valve ou un détail que je corrigerai plus tard (plus tard non…quand je le pourrai). Si on présente ces dessins à n’importe quelle entreprise de chaudronnerie/ingénierie ayant de l’expérience, elle ne rencontrerait pas de problème pour construire les équipements.


 


processus fabrication bière


 


Nous commencerons par  la Cuve Matière qui assurera en même temps la fonction de cuiseur (Cuve Empâtage) ou bouilloire (Cuve Ebullition) :


Nous chercherons une citerne ou une cuve en acier inoxydable de 1300 litres pour une micro de 1000 litres par cuisson ou lot, ou un de 675 litres pour une micro de 500 litres par cuisson ou lot. Si ces cuves étaient un peu plus grandes, cela faciliterait encore plus le processus de production. Ces cuves sont faciles à trouver dans les caves à vin, elles ont souvent des parois fines qui n’ont pas d’isolement thermique. Si elles étaient pourvues d’un isolement ce serait un avantage, mais ce n’est pas indispensable. Les isolements thermiques sont souvent des chemises remplies d’un matériau qui ne transmet pas la chaleur facilement.


Evidemment la cuve doit avoir une ouverture dans la partie supérieure qu’il peut être possible de fermer. Cela peut être un trou d’homme (manway ou manhole en anglais) ou simplement un couvercle. La partie inférieure est souvent plate ou peut disposer d’un cône. A la sortie du cône nous trouvons une vanne de fermeture. Sur le côté du cône se trouve aussi une vanne qui servira pour sortir le moût quand on utilise la bouilloire aussi comme centrifugeuse.


Sur la partie supérieure nous monterons un petit moteur avec un axe le plus large possible et deux pales dans la partie inférieure qui touchent quasiment le sol et les murs. Le moteur électrique devrait avoir un réducteur de puissance de 100 : 1 et un contrôleur de vitesse VFD (Variable Frequency Drive).  Le moteur aura environ un demi-cheval de puissance.


Il existe différentes façons de chauffer le moût dans cette bouilloire. Si nous le faisons de façon électrique, nous aurons besoin de résistances dont les éléments seront les plus larges possibles et la concentration de chaleur en cm2 sera la plus basse possible. Si la concentration est très haute, le moût brûlera et la bière aura le goût du brûlé (tout comme quand le riz colle à la marmite, il faut le jeter). L’idéal est de monter plusieurs résistances à différents niveaux. Il existe des équipements de 1.000 litres par lot qui ont jusqu’à 35 kilowatts au total. Il n’est pas nécessaire d’avoir un nombre si élevé, à moins que l’on soit pressé, car une fois que le moût est bouilli la cuisson peut être maintenue avec un nombre plus bas de kilowatts.


L’idéal est de monter une chaudière à vapeur. Il suffira de 100kg par heure de vapeur pour faire bouillir un moût de 1000 litres. Ces chaudières à vapeur peuvent s’acquérir avec différents niveaux de pression. Il faudrait étudier la règlementation locale pour choisir celle qui convient le mieux. L’idéal est que la chaudière puisse arriver à 3 bars de pression. Si elle a plus, cela ne nous aidera guère. Une fois que la cuisson du moût a commencé, il suffira de 1.5 bars pour maintenir et éviter qu’il ne déborde.


Si la cuve que nous avons trouvée comporte des chemises de vapeur, il suffit d’introduire les vapeurs par ces chemises. Evidemment l’installation devra être faite par un spécialiste en chaudières. S’il n’y a pas de chemise, ce que j’ai fait pour mes équipements est de monter une calandre intérieure dans la cuve par où circule la vapeur. Une calandre n’est autre qu’un tube d’environ 5cm de diamètre qui fait deux tours comme un ressort ou une spirale à l’intérieur de la cuve. Le « ressort » ou la spirale doit être situé à une distance de 5 cm des parois de la cuve, à 5 cm de distance entre les spirales et à 5 cm de distance du fond pour que le « mélange « ne s’accumule pas et ne brûle pas. Dans la partie centrale de cette calandre tourneront les pales de l’agitateur.


A l’entrée de la calandre sera installée une vanne à vapeur contrôlée par PID, qui disposera d’un capteur mesurant la température du moût. Si la température dépasse une valeur que nous aurons fixée, la vanne fermera l’accès de vapeur et la température sera maintenue. Si la température baisse en-dessous de cette valeur, la vanne laissera passer la vapeur à quelques 130 degrés, ce qui fera monter la rapidement la température du moût. 


Dans les chapitres précédents j’ai expliqué que l’idéal serait d’utiliser des fleurs entières de houblon, mais étant donné que leur qualité se détériore rapidement et que nous devrions toujours nous rapprocher d’un fournisseur de houblon de haute qualité, nous construirons les équipements pour qu’ils puissent être utilisés avec du houblon en pellets. Le houblon traité de cette façon garde son arôme beaucoup plus longtemps pour être comprimé et cela évite le passage de l’air qui oxydera les arômes et les acides alphas du houblon. Ces acides alphas sont ceux qui apportent l’amertume et les propriétés antibactériennes à la bière. Les équipements pourront également être utilisés avec du houblon en fleurs si vous voulez seulement ajouter un tamis ou une grille à la sortie de la bouilloire. 


1.- Entrée du moût provenant du filtre/lauter. Le tube d’entrée doit aller contre la paroi pour éviter l’éclaboussement, la formation de mousse et l’oxydation du moût en contact avec l’air.


2.- Entrée de l’eau pour le nettoyage automatique de la bouilloire. Elle est douchée et forme un circuit fermé au moyen d’un tuyau d’arrosage relié à la pompe centrale.


3.- Sortie du moût cuit. Le reste du liquide, du houblon et des protéines qui restent dans le cône suite à la centrifugation sera éliminé par la vanne inférieure. 


4.- Sortie du mélange moût/drêches. Voie de pompe principale jusqu’à la vanne d’entrée inférieure (7) du filtre/lauter.


5.- Cheminée, sortie des vapeurs. Ce n’est pas indispensable, cela dépend de la règlementation locale. Sur le dessin est montrée une sortie des vapeurs avec des asperseurs d’eau dans le tuyau d’écoulement qui condenseront la vapeur et la déposeront dans le déversoir central (au cas où elle ne se recycle pas).


6.- Tour d’homme. Entrée du malt moulu et du houblon.


Il faut prendre en compte le fait que l’entrepôt Dans lequel va être installé l’équipement doit disposer de tuyaux d’arrosage pour eau filtrée et pour eau courante séparés. Le fait d’utiliser un tuyau d’arrosage pour eau courante séparément est dû au fait que celle-ci aura plus de pression que l’eau filtrée (puisque nous n’utilisons pas de pompe) et nous aidera a refroidir le moût par le biais l’échangeur à plaques à haute vitesse (supposant que nous nous passions également de la piscine d’eau gelée pour le refroidissement du moût afin que cela n’affecte pas le froid des cuves de fermentation et de stockage).


Ensuite nous décrirons le filtre/Lauter.


 Cette cuve ou ce réservoir servira pour séparer le moût du grain de malt (ou céréale) auquel on a extrait les sucres. Le dessin est très simple mais pour éviter les problèmes de filtrage, le plus important est d’investir dans un faux sol, ou tamis de haute efficacité. Il existe de nombreux types de tamis et il est très facile d’en acheter et installer une avec de multiples trous de 2 ou 3 millimètres de diamètres.  Le problème est que ces types de tamis se bouchent rapidement et la durée du processus de filtration peut passer de 2h à 8h ou plus. Cela ne nous intéresse pas de perdre autant de temps, ainsi nous ferons un investissement spécial dans ce domaine.


De nouveau, nous ferons l’acquisition d’un réservoir ou une cuve d’occasion, si possible, d’une cave à vin pour le prix. Plus la cuve sera grande, mieux cela sera (plus large que haute). Pour une production de 1000 litres de bière, une capacité de 800 litres suffira et pour une production de 500 litres une capacité de 400 litres suffira. Le fond doit être plat, et la sortie inférieure peut être latérale ou au centre (préférable). Elle doit avoir une ouverture supérieure et une latérale à la hauteur du tamis. Si elle n’est pas à la même hauteur, il sera très difficile de retirer le grain utilisé lors de l’empâtage. Plutôt que d’utiliser une pale pour pousser le grain, il faudra utiliser une louche pour le retirer. Ici en Corée j’ai vu un équipement avec différents niveaux.


Cette ouverture doit être suffisamment grande pour pouvoir retirer le tamis pour le nettoyage de la partie inférieure. Le tamis est souvent formé de trois pièces ou peut en avoir jusqu’à huit. Il existe des équipements chinois qui ne permettent pas de retirer ce tamis. Selon eux, cela n’est pas nécessaire. Mais oui cela est nécessaire, il est essentiel de réaliser un nettoyage correct des équipements.


Si un tourneur pouvait nous fabriquer des baguettes triangulaires d’environ 3 millimètres de côté (le plus facile), nous pourrions construire à partir de ceux-ci un fond parfait. S’il ne pouvait pas être en acier inoxydable, nous le ferions en mélange de laiton qui pourrait être utilisé dans l’alimentation. Nous souderions ces baguettes (ou platines) une par une au-dessus d’une structure support. Les baguettes étant triangulaires, n’importe quel type d’élément  qui resterait bloqué entre deux baguettes sortirait en augmentant un peu la pression de la pompe principale qui transvaserait le moût du filtre /lauter vers la bouilloire (nous n’utiliserons pas de dépôt intermédiaire ou « grant » ou de gravité, qui entraîne une perte de temps en plus de l’oxydation du moût).  Tout ceci sera mieux compris à travers les illustrations.


La cuve ou le réservoir de filtration disposera d’un moteur électrique supérieur avec réduction 100:1 et quelques “couteaux” suspendus qui nous permettront de « couper » le lit de grain filtrant de façon uniforme afin de pouvoir retirer le maximum d’extrait de grain macéré. Dans les équipements anglo-saxons, ces coupoirs n’existent pas et l’efficacité des équipements est moindre. Cela peut se faire à la main avec un couteau (ou katana) associé à une broche ou pale, mais il est beaucoup plus difficile d’installer le moteur. Ce moteur doit également avoir un VFD pour contrôler la vitesse.


Les VFD coûtent un peu moins de 1.000 euros l’unité, ainsi nous pourrions centraliser les trois moteurs que nous avons (agitateur, pompe et coupoir) en un seul VFD. Comme il en existe de 280 volts et de 380 volts (préférables), nous devrons utiliser des moteurs du même voltage pour pouvoir partager un même VFD. Nous utiliserons peu les trois moteurs à la fois, ainsi, si nous voulons diminuer les coûts, il nous suffira de centraliser tout en un. Tant le dépôt bouilloire que le dépôt filtreur aura ses sorties inférieures composées d’une vanne d’un pouce et demi de diamètre (toutes les vannes et connections de l’équipement seront d’un pouce et demi !) la plus rapprochée possible de la cuve, et reliées par des tuyauteries en acier à une pompe centrifugeuse de quelques 2.000 litres par heure (plus grande est la capacité, mieux c’est). Il existe plusieurs types de pompes. La nôtre doit être une pompe d’alimentation (en acier inoxydable ou plastique) et doit pouvoir supporter des températures atteignant 100 degrés. Les pompes en acier à haute température sont très chères. Personnellement j’utilise des pompes en inox qui ne supportent que jusqu’à 55 degrés. Pour éviter qu’elle ne brûle, je tâche de les utiliser à bas régime et durant peu de temps. A l’exception du transvasement du moût cuit à quelques 99 degrés dans les échangeurs de chaleur, le reste du temps ils fonctionnent  seulement à 78 degrés ou moins. Là encore, c’est dans l’industrie du vin que nous pouvons en avoir  à des prix plus abordables.


Les pompes  triphasées (380 volts) sont beaucoup plus puissantes que les biphasées. Il est intéressant de pouvoir se les procurer et les monter en triphasé. Egalement il est nécessaire de disposer d’un contrôleur de vitesse VFD.


Nous ferons le reste des connections  par le biais des tuyaux d’arrosage. L’inconvénient est qu’il faut changer les tuyaux constamment, mais l’avantage est que ces équipements sont très faciles à nettoyer, aucun bactérie ne se cache dans les recoins, angles ou vannes automatiques, ce qui apporte souvent ce que l’on appelle dans l’argot du brasseur : « le goût spécial de la maison ». 


7.- Entrée du mélange moût/malt issu du cuiseur/bouilloire. Il est aussi possible d’utiliser le numéro 8.  


8.- Entrée du moût recirculé pour éclaircir avant d’être envoyé définitivement Dans la bouilloire. 


9.- Sortie du moût filtré.


10.- Entrée d’eau provenant de la cuve d’eau chaude à 80 degrés pour le nettoyage de grain. Elle sera aussi utilisée pour le nettoyage du filtre/Lauter via la pompe principale.


11.- Sortie de la pompe principale. On notera qu’elle est munie d’une fenêtre de cristal (qui peut être devant ou derrière la vanne) permettant de vérifier la clarté du moût ou du mélange que nous pompons.  


12.- Sortie qui mènera à l’égout (drainage). Nous pourrons y vider la bouilloire/le cuiseur ou le filtre/Lauder. Ces sorties peuvent se faire individuellement pour chaque cuve.  Il faut se rappeler que nous simplifions afin de réduire les coûts.


Eau chaude.


Nous aurons également besoin d’un réservoir d’eau chaude. N’importe quel réservoir d’eau de 1000 litres, ou 500 pour la version réduite, qui peut maintenir l’eau à 80 degrés. Un chauffe-eau de grand calibre pour que l’eau chauffe à 80 degrés fera aussi l’affaire, et sera moins cher.  


13.- Sortie de la pompe spéciale pour le pompage de l’eau chaude via le tuyau de la vanne N°10 ou de la bouilloire via la vanne 2.


14.- Sortie de drainage.


Certains équipements utilisent la pompe centrale également pour pomper l’eau. Les risques de contamination augmentent considérablement de cette manière car le moût se mélange à l’eau propre (froide). Il est mieux d’utiliser deux pompes indépendantes. Quand on élabore une bière maison, il existe plusieurs façons de refroidir le moût après la cuisson. Dans notre cas, il est indispensable d’utiliser un refroidisseur de plaques.  Ils sont assez chers, mais nous n’avons pas d’autre solution pour une même efficacité.


L’eau froide proviendra directement du robinet central. Cette eau est souvent entre 12 et 20 degrés et cela est suffisant pour refroidir le moût si nous élaborons de la bière de type ale. Comme nous allons baisser les coûts au maximum, nous ne disposerons pas d’une “piscine” ou réservoir d’eau gelée suffisamment grande comme celle qui nous sert à refroidir le moût comme complément d’eau du robinet. Le refroidisseur  de plaques peut avoir deux circuits, un pour l’eau du robinet et l’autre pour l’eau gelée. On l’appelle « eau gelée » car elle est à une température inférieure à zéro degrés. Elle ne gèle pas car elle contient un type d’antigel de qualité alimentaire.


Comme nous l’expliquions précédemment, si nous ne disposons pas d’une pompe de pression d’eau, nous utiliserons le tuyau d’eau relié directement au réseau car l’eau aura plus de pression que la filtrée. Rappelons-nous que si nous utilisons l’eau du réseau, elle contiendra du chlore ou des chloramines et elle ne pourra pas être utilisée pour l’élaboration de la bière, seulement pour le nettoyage des équipements.


15.- Entrée du moût dans l’échangeur de plaques.  Ce moût arrive via la pompe centrale de la bouilloire à travers la vanne numéro 3 (éviter le houblon et les protéines coagulées déposées au centre du cône).


16.- Entrée de l’eau courante sans filtrer pour refroidir le moût. L’eau courante a souvent une température entre 12 et 20 degrés.


17.- Sortie de l’eau courante après refroidissement du moût. Cette eau sortira à une température d’environ 65 degrés et nous la ferons recirculer jusqu’au réservoir d’eau chaude pour l’utiliser par la suite pour le nettoyage des équipements (pas pour élaborer la bière !!!).


18.- Sortie du moût déjà refroidi. Nous noterons qu’elle dispose d’une fenêtre pour pouvoir observer la clarté du moût et la quantité d’air/oxygène que nous injectons. Le but de cette sortie est la fermentation.


19.- Petit compresseur à membrane (de l’industrie pharmaceutique). Il est indispensable que le compresseur soit dénué d’huile (on vend des compresseurs spéciaux dénués d’huile) et qui dispose d’un filtre d’air de 0,2 microns.


20.- Au cas où nous disposons d’une piscine d’eau gelée avec une capacité suffisante pour refroidir en-dessous de 18 degrés pour l’élaboration de bières lager (fermentation de fond ou basse fermentation) et comme ceci n’affecte pas le refroidissement des cuves de fermentation ou de stockage, nous disposerons aussi d’un échangeur de plaques à deux circuits. La vanne 20 serait l’entrée d’eau gelée provenant de la piscine via la pompe de froid. Cette pompe sera la même que celle qui pompe l’eau à travers les chemises des fermentateurs et les cuves de stockage. Egalement elle servira pour pomper l’eau gelée par les tuyaux qui refroidiront les lignes de bières qui vont vers les robinets d’expédition. Ceci sera expliqué dans un prochain chapitre.


Les robinets d’expédition sont un domaine délicat car peu de brasseurs s’en sont bien sortis. Il faut éviter la formation de mousse, la perte de carbonatation et la perte de bière !!


21.- Retour de l’eau avec antigel vers la piscine. Cette eau aura une température d’environ 15 degrés et si la piscine n’a pas une grande capacité, cela affectera le contrôle des températures de tout notre système.


22.- Pompe d’eau gelée. Si nous disposons d’une pompe de réserve, c’est le mieux. Le jour où elle explose, si nous mettons plus de 24h à la réparer ou la remplacer, nous rencontrerons un problème très grave de hautes températures dans la fabrique. J’ai dans ma fabrique une pompe de rechange déjà reliée à un second circuit qui s’ouvre avec une simple vanne.


Centrifugeuse ou Whirlpool.


Nous n’avons pas parlé de centrifugeuse ou Whirlpool. Une centrifugeuse n’est autre qu’un réservoir dont la hauteur devrait être la moitié de sa largeur et dont la sortie est latérale.


L’entrée de moût est tangentielle  à une hauteur de 15cm avec une réduction de 2:1 du tuyau d’accès pour augmenter la vitesse d’entrée (effet Venturi). Les livres allemands disent qu’il faut avoir une vitesse déterminée d’entrée, 15 cm/s si je me souviens bien, mais dans mon cas cela ne fonctionnait pas ainsi, à basses vitesses j’ai réussi à bien mieux concentrer le houblon et les protéines coagulées, cela dépend de la densité du moût, de la formation physique du « jet » du moût à la sortie du tube tangentiel et du design du sol et sa convexité.


La centrifugeuse s’utilise après la cuisson pour séparer les éléments solides (protéine coagulée et houblon) des liquides. C’est le même effet que celui de la tasse avec les feuilles de thé.


En les retirant rapidement avec la cuillère, les feuilles s’accumulent au centre en formant un petit monticule. A partir de là, la sortie doit être sur un côté pour éviter que les éléments de ce monticule se mélangent de nouveau avec le moût.


Vu que nous voulons baisser les coûts au maximum, nous nous passerons d’un système de centrifugeuse.  Si le commerce tourne bien, nous la monterons plus tard. Nous nous procurerons un système similaire directement dans la bouilloire. Après avoir terminé la cuisson nous utiliserons l’agitateur à haute vitesse pour que les solides s’accumulent au centre et nous viderons la bouilloire par la sortie latérale spécialement conçue pour éviter d’emporter les solides.  Si ce qui a décanté (houblon/protéine) ne reste pas au centre de la bouilloire, il suffira d’éliminer ce qui reste sur l’ouverture de la vanne de sortie en l’ouvrant quelques secondes via le drainage. 


Pour filtrer l’eau nous disposerons de trois cartouches, une de petites particules avec peu de microns et deux cartouches de charbon actif. Elles doivent être changées souvent et ne sont pas chères.


23.- Système de filtration d’eau avec deux clés pour utiliser l’eau filtrée, ou sans filtrer selon le niveau de pression voulu.


Dans le prochain chapitre nous expliquerons la seconde partie du système. Nous décrirons les fermentateurs, réservoirs de stockage (conservation, seconde fermentation ou maturation) et le système de dispensation. Plus tard nous expliquerons le processus d’élaboration de la bière avec ce système en particulier. Chaque équipement requiert différentes techniques et celui décrit ici, comme nous l’avons déjà expliqué précédemment, est conçu pour investir le moins d’argent possible et à la fois de pouvoir gagner des médailles lors de championnats internationaux. Cet équipement est identique au mien et avec lui j’ai déjà gagné une médaille de bronze au championnat australien.


Cet article n’est qu’un guide basique pour monter des équipements de microbrasserie, il est indispensable d’obtenir au moins l’aide d’un spécialiste en chaudière à vapeur et d’un électricien. Que chacun d’entre vous interprète le guide en prenant en compte son propre cas.







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