Le principe
La fermentation est l’etape centrale de la fabrication de la biere. Les levures consomment les sucres presents dans le mout et produisent de l’ethanol (alcool) et du dioxyde de carbone (CO2). Cette reaction biochimique, la glycolyse, puis la voie fermentaire, transforme un liquide sucre et sterile en une boisson alcoolisee et aromatique. Mais la levure ne se contente pas de produire de l’alcool : elle genere aussi des centaines de composes secondaires (esters, phenols, alcools superieurs, acides organiques) qui faconnent le profil gustatif final de la biere.
Les trois types de fermentation
Fermentation haute, les ales
La fermentation haute utilise des levures Saccharomyces cerevisiae qui travaillent entre 15 et 25 degres. Pendant la phase active, la levure remonte en surface et forme une couche de mousse epaisse (le krausen). Elle produit les ales, avec des profils aromatiques riches en esters fruites (banane, poire, pomme) et en phenols epices (clou de girofle, poivre blanc). La fermentation primaire dure 3 a 7 jours.
Les ales couvrent un spectre immense de styles : pale ales, IPA, stouts, porters, bieres belges d’abbaye, bieres de ble, saisons. C’est la methode de brassage la plus ancienne et la plus accessible pour les brasseurs amateurs.
Fermentation basse, les lagers
La fermentation basse utilise des levures Saccharomyces pastorianus entre 7 et 13 degres. La levure travaille au fond du fermenteur, plus lentement, et produit un profil aromatique beaucoup plus neutre. C’est cette proprete qui donne aux lagers leur caractere lisse et desalterant. La fermentation primaire prend 10 a 14 jours, suivie d’une phase de garde a froid de 3 a 8 semaines.
Les lagers representent environ 90 % de la production mondiale de biere, des pilsners aux helles en passant par les bocks et les marzen.
Fermentation spontanee, les lambics
La fermentation spontanee est la methode la plus ancienne et la plus risquee. Aucune levure n’est ajoutee volontairement : le mout est verse dans un coolship (cuve plate et ouverte) et expose a l’air ambiant pendant la nuit. Les micro-organismes presents dans l’air, levures sauvages Brettanomyces, bacteries lactiques et acetiques, lancent une fermentation lente et complexe qui dure de 1 a 3 ans en futs de chene.
C’est le procede des lambics belges, des gueuzes et des krieks. La vallee de la Senne (region de Bruxelles) possede une flore microbienne unique qui confere aux lambics leur caractere irreproductible. Quelques brasseurs americains et europeens tentent des coolship ales avec leur microbiome local, avec des resultats variables mais passionnants.
Les phases de la fermentation
Phase de latence (lag phase)
Apres l’ajout de la levure dans le mout (le pitch), rien ne semble se passer pendant 4 a 24 heures. La levure s’adapte a son nouvel environnement, absorbe l’oxygene dissous et synthetise les composés dont elle a besoin pour se reproduire (sterols, acides gras). C’est une phase aerobique : la levure respire plutot qu’elle ne fermente. Un lag trop long (plus de 24 heures) signale un probleme d’ensemencement ou de viabilite.
Fermentation primaire (phase active)
C’est la phase la plus spectaculaire. La levure se multiplie exponentiellement et consomme les sucres a grande vitesse. Le barboteur bouillonne vigoureusement (parfois toutes les secondes), une couche de mousse brune et epaisse (krausen) se forme a la surface, et la temperature du mout augmente de 2 a 4 degres a cause de l’exothermie de la reaction. La densite chute rapidement : en 48 a 72 heures, la majorite de la conversion sucre-alcool est realisee.
C’est pendant cette phase que les esters et phenols sont produits. La temperature est critique : trop chaude, la levure genere des alcools de fusel (aromes de solvant) ; trop froide, elle ralentit ou s’arrete.
Fermentation secondaire (maturation)
Une fois la phase active terminee, le barboteur ralentit. Mais la levure continue a travailler a bas regime. Elle consomme les derniers sucres complexes, reabsorbe certains sous-produits indesirables (diacetyle, acetaldehyde) et affine le profil aromatique. Cette phase dure de quelques jours a plusieurs semaines.
Certains brasseurs transferent la biere dans un second fermenteur (fermenteur secondaire) pour la separer de la lie et reduire les risques d’autolyse (gout de levure morte). D’autres la laissent sur la levure dans le fermenteur primaire, estimant que l’autolyse n’est un risque reel qu’apres plusieurs mois.
Refermentation en bouteille
Pour les bieres refermentees en bouteille, une petite quantite de sucre (sucre d’amorcage, environ 5-7 g/l) est ajoutee avant l’embouteillage. La levure residuelle consomme ce sucre dans la bouteille fermee, produisant du CO2 qui carbonate naturellement la biere. C’est la methode traditionnelle belge et la plus courante en brassage amateur. La carbonatation forcee au CO2 en fut est l’alternative professionnelle.
Controler la temperature
La temperature de fermentation est le parametre le plus important que le brasseur puisse controler. Son impact sur le profil aromatique est direct et mesurable.
Pour les ales, la plage ideale se situe entre 18 et 20 degres. En dessous de 15 degres, la levure travaille trop lentement et peut produire du diacetyle. Au-dessus de 22-24 degres, elle genere des alcools de fusel et des esters excessifs. Certaines levures belges tolerent (et meme beneficient de) temperatures plus elevees (jusqu’a 28-30 degres), mais c’est l’exception.
Pour les lagers, la fourchette est plus etroite : 9-12 degres pendant la fermentation primaire, avec un diacetyl rest a 15-18 degres en fin de cycle, puis une descente progressive vers 0-4 degres pour la garde.
Un frigo de fermentation avec thermostat est l’investissement le plus rentable pour un brasseur amateur. Il permet de maintenir une temperature stable malgre les variations ambiantes et la chaleur generee par la fermentation elle-meme. Sans controle de temperature, les faux-gouts lies a la fermentation sont presque inevitables en ete.
L’oxygenation du mout
Avant le pitch, le mout refroidi doit etre oxygene (par agitation vigoureuse, injection d’air filtre ou d’oxygene pur). C’est la seule etape du processus ou l’oxygene est bienvenu. La levure en a besoin pour sa phase de reproduction initiale. Un mout sous-oxygene donnera une fermentation lente, une attenuation incomplete et des faux-gouts.
Apres le debut de la fermentation, l’oxygene devient l’ennemi. Toute introduction d’air (transferts, ouvertures du fermenteur, embouteillage) risque d’oxyder la biere et de produire des aromes de carton ou de sherry.