Applications en brasserie de la microfiltration tangentielle

La filtration est la séparation d’une phase liquide et d’une phase solide constituée de particules en suspension. La filtration classique consiste en la rétention des particules et colloïdes par un média filtrant poreux. Des particules et des micro-organismes (jusqu’à 0,1 µm) peuvent être séparées du liquide par les systèmes de microfiltration.

Parmi les différents procédés utilisés en brasserie, la filtration est d’une grande importance parce qu’elle permet d’obtenir une bière claire et de bonne présentation pour le consommateur. Les applications de la filtration en brasserie sont nombreuses, elles varient en fonction du type de bière et de l’étape d’élaboration concernée : séparation du moût et de la drêche, de la bière jeune, des levures de fonds de tank et de la bière de fin de garde. L’étape la plus étudiée et la plus importante en brasserie est l’opération suivant la garde (étapes de maturation et stabilisation) et précédant le conditionnement.

Cette filtration détermine la qualité de la bière finie. Elle a été mise en œuvre après 1878 par L.A. Enzinger en Allemagne. Auparavant, la bière était stabilisée par des copeaux, de la colle de poisson, une garde longue et froide, mais il restait toujours un léger voile dans la bière. Le développement du conditionnement dans du verre (transparent) a contraint les brasseries à la filtration suite aux exigences des consommateurs. La filtration se doit de répondre à plusieurs objectifs : rendre la bière claire et brillante (absence de trouble permanent), stabiliser le produit (conservation des caractéristiques organoleptiques) et stériliser la bière (élimination des levures et micro-organismes). Les éléments liés à ces critères devant être éliminés sont d’une part les substances colloïdales (macromolécules de 0,05 à 1 µm) et d’autre part les micro-organismes et les levures (taille moyenne comprise entre 0,1 et 10 µm) afin d’éviter toute contamination ou refermentation.

Pour mener à bien cette opération, les techniques suivantes ont été développées avec pour but principal la réduction des coûts et l’amélioration de la qualité : filtration sur terre de diatomée (Kieselguhr), filtration sur sable et filtration tangentielle sur membrane. Afin d’optimiser cette étape, les brasseurs ont eu recours aux adjuvants de filtration ; leur rôle est d’assurer à la fois une meilleure élimination des particules en suspension (par un mécanisme de rétention adsorptive et mécanique en profondeur) et un débit suffisant (formation d’un gâteau poreux, rigide, de faible résistance spécifique). Parmi les adjuvants nous distinguerons ceux de type adsorbant (précouches de filtration) et ceux de type précipitant (adjuvant de filtration) :

• précouche de filtration (adsorbant) : coton, cellulose traitée, Kieselguhr, perlite et amiante ;

• adjuvants (précipitants) : PVPP (polyvinylpolypyrrolidone), enzymes proté-olytiques, tanins, gel de silice et charbon actif.

La stérilisation, utilisée en brasserie après la clarification, est effectuée par pasteurisation avant ou après le conditionnement de la bière (le plus souvent par « flash-pasteurisation » sur échangeur à plaques et par pasteurisation en tunnel). Elle n’est nécessaire que s’il y a incertitude sur la stérilité du produit. Après filtration sur Kieselguhr, elle présente deux désavantages majeurs : une grande consommation d’énergie (haute température) et une modification possible du goût de la bière (réaction de Maillard).

En microfiltration tangentielle, clarification et stérilisation peuvent être théoriquement effectuées en une seule étape. En fonction du seuil de coupure des membranes en adéquation avec le produit traité, il est possible de réaliser ainsi une économie substantielle sur le plan énergétique par suppression d’une étape du procédé complet.

Des mêmes auteurs, l’article F 6 210 est consacré aux caractéristiques technico-économiques du secteur brassicole.