Fermentation

De Hydromel Wiki

La fermentation est un processus par lequel des levures transforment des sucres en alcool et en CO2. Cette page fournit des informations très générales et théoriques sur la fermentation et sur les levures.

Vous pouvez également vous référer à la page sur les Levures pour l'hydromel pour une approche plus pratique.

Le rôle des levures dans la fermentation

La fabrication de l’hydromel repose sur la fermentation des sucres présents dans le miel par des petits organismes appelés “Levures”, et qui sont des sortes de champignons (du règne des fungi).

Les levures ont deux modes de fonctionnement :

  • La respiration aérobie : en présence d’oxygène et lorsqu’il n’y a pas beaucoup de sucres dans leur milieu, les levures se reproduisent très vite en consommant de l’eau, de l’oxygène, et en rejetant du CO2 C6H12O6 (Glucose) + 6 O2 6 CO2+6 H2O + ATP
  • La fermentation, qui est anaérobie : en l’absence d’oxygène ou si la concentration de sucre est importante (effet Crabtree), les levures cessent de consommer l’oxygène, et consomment les sucres à la place. Elles se reproduisent alors plus lentement, mais rejettent de l’éthanol et du CO2. C6H12O6 (glucose) 2 CO2+2 CH3CH2OH (éthanol) + ATP

Les réactions décrites ci-dessus sont considérablement simplifiées : en réalité, le métabolisme des levures est très complexe. Les levures ont besoin de nutriments, notamment de formes d’azotes qu’elles peuvent intégrer (du DAP, des acides aminés, etc.), de vitamines, ou encore d’oxygène dans certaines conditions, y compris anaérobies.

En fonction de la présence de certains composants dans son milieu, la levure les transforme et peut développer certains arômes particuliers, certains recherchés, d’autres négatifs, certains très volatiles (ils disparaissent lors de l’élevage), d’autres non.

Voici un exemple de description plus complète des réactions chimiques des levures :

Jean-Marie Sablayrolles, Production d’arômes fermentaires par les levures

Si vous souhaitez voir à quoi ressemblent les levures, je recommande fortement ces deux exceptionnelles vidéos (en anglais) qui montrent des levures sous de nombreux angles différents, avec des grossissements importants :

Réaliser un pied de cuve

Levain en cours d'acclimatation

Le pied de cuve, ou starter, ou levain, a pour objectif d'ensemencer une colonie de levures forte, qui va rapidement commencer la fermentation, et aller à son terme.

On peut décomposer la réalisation du pied de cuve en plusieurs étapes :

  • Réhydration des levures : uniquement pour les levures sèches. Pour réhydrater les levures, on ajoute les levure dans de l'eau à 30°C pendant 20 minutes. Il ne faut pas de sucres dans l'eau. On recommande généralement d'ajouter un volume d'eau 10 fois supérieur au volume des levures. En pratique on pourra ajouter un peu plus d'eau, ce qui facilite la manipulation. Cette opération doit impérativement ne pas dépasser 20 minutes. On peut également ajouter des nutriments dans l'eau de réhydratation. On notera notamment le nutriment "Go-Ferm", conçu pour cet usage.
  • Multiplication de la colonie : optionnel et nécessite un équipement dédié. Cela permet d'utiliser moins de levures, puisque l'on va faire grandir la colonie et donc ensemencer le bon nombre de cellules dans notre hydromel. Cette étape nécessite beaucoup de précautions, un moyen de garder le pied de cuve à une température donnée, et un agitateur magnétique. Il est également important d'ajouter des nutriments pour ne pas stresser la levure (sinon on se retrouve avec une grosse population levurienne dans un milieu avec peu de sucres et peu de nutriments).
  • Acclimatation des levures : si la densité initiale est élevée (supérieure à 1.100), alors le choc osmotique peut être difficile à encaisser pour les levures, et les fragiliser. En ajoutant du moût petit à petit dans le pied de cuve, on peut acclimater les levures et limiter le choc osmotique. Cette étape ne doit pas durer trop longtemps (moins de 30 minutes). En pratique, on peut doubler le volume du pied de cuve en ajoutant du moût toutes les 10 minutes (2 fois).

Voici un exemple de protocole standard qui est utilisé dans la plupart des recettes proposées sur le site, pour un volume de moût de 1L :

  • 10h00-10h20 : réhydratation de 1g de levure dans 25g d'eau (25ml) à 30°C.
  • 10h20 : ajout de 25 ml de moût dans le pied de cuve
  • 10h30 : ajout de 25 ml de moût dans le pied de cuve
  • 10h40 : ensemencement du moût (on ajoute le pied de cuve dans le moût)

L’évolution du moût

Lorsque l’on constitue le moût (l’hydromel avant sa fermentation), on obtient un liquide sucré. Les levures vont consommer les sucres, et rejeter de l’éthanol et du CO2.

Le sucre est plus dense que l’eau. L’eau est plus dense que l’alcool. Cela signifie qu’un litre d’alcool est plus léger qu’un litre d’eau, qui lui-même est plus léger qu’un litre de sucre :

Ingrédient Densité
Ethanol 0.789
Eau 1.000
Miel 1.420
Glucose 1.56
Fructose 1.69

Le miel étant principalement composé de sucres (glucose et fructose principalement) ainsi que d’eau (environ 17.5%), sa densité (son poids par litre).

Lors de la fermentation, comme les levures consomment des sucres et produisent de l’éthanol, la densité du moût va évoluer.

Par exemple, un hydromel avec 300g/L de miel va avoir une densité initiale (DI) de 1.088 environ. Cela dépend des miels, et bien que l’on puisse faire des calculs pour estimer les densités initiales, il vaut mieux les mesurer avec un densimètre (voir plus bas).

Lors de la fermentation, les sucres vont être transformés en alcool, et donc la densité va baisser. Elle peut descendre jusqu’en dessous de 1.000, parfois jusqu’à 0.990 : l’hydromel est alors plus léger que de l’eau, et n’a quasiment plus aucun sucres résiduels.

Le taux d’alcool

Le taux d’alcool peut être déterminé selon plusieurs techniques :

  • Les laboratoires utilisent notamment des ébulliomètres pour déterminer la proportion d’alcool à partir du produit final : en distillant l’hydromel avec cet instrument, on peut déterminer sa teneur en alcool.
  • Les amateurs préfèrent plutôt calculer le taux d’alcool à partir de l’évolution de la densité, que l'on mesure avec un densimètre.

La première méthode est complexe et onéreuse : on la laissera donc de côté sur ce wiki.

Pour calculer le taux d’alcool à partir de l’évolution de la densité, on il faut mesurer la densité initiale ("DI") du moût, puis la densité actuelle ("DF" ou densité finale). On peut ensuite soit utiliser un calculateur (par exemple : https://www.meadmakr.com/abv-calculator/ ) ou bien réaliser un calcul pour trouver le taux d’alcool. Plusieurs formules sont proposées, et elles sont toutes assez approximatives.