Pourquoi faut-il suivre son pH pendant le brassage de la bière ?

Mesurer le pH de la maische

Le pH affecte différentes étapes du process de fabrication de la bière, mais dans la plupart des cas, le brasseur n’a pas à s’en préocuuper. En effet, si le brassage est correctement mené, les paramètres ont tendance à se stabiliser à un pH adéquat. Le débutant pourra allègrement brasser de bonnes bières sans n’avoir jamais approché un pH-mètre de sa vie.

Mais alors… Pourquoi se soucier du pH ?

Car il a une influence sur la capacité des enzymes à dégrader l’amidon. C’est donc principalement pendant l’empâtage qu’il peut être utile de s’y intéresser. On parle du pH de la maische.

Ha mais j’y pense ! Commençons par le début… La maische, le terme est-il clair pour tout le monde? C’est ce mélange visqueux entre les céréales concassées et l’eau qui est chauffé pendant l’empâtage.

 

Table des matières

Le pH en bref

echelle ph brassage biere
  • Le pH est l’unité de mesure de l’acidité.
  • Le mot pH veut dire potentiel Hydrogène. On l’écrit avec un petit p en minuscule et un H en majuscule.
  • Le pH se mesure sur une échelle de 0 et 14. Cette échelle se nomme échelle de pH. La valeur de référence est le 7 et à cette valeur, la substance est neutre.
  • Les solutions acides ont un pH inférieur à 7.
    Plus cette valeur se rapproche de 0 et plus cette substance sera acide.
  • Les solutions basiques possèdent un pH supérieur à 7.
    Plus cette valeur se rapproche de 14 et plus cette solution sera basique.
  • La valeur de pH est une mesure de la concentration en ions hydrogène (H+; proton).
  • Plus la concentration d’ions hydrogène dans une solution est élevée, plus elle est acide (le pH est bas) et plus leur concentration est faible, plus elle est alcaline (le pH est haut).

Le pH pour les chimistes en herbe

Dans l’eau pure (H2O), tous les atomes d’hydrogène (H) et d’oxygène (O) ne sont pas liés dans les molécules d’eau. Un petit nombre de ces molécules est dissocié en protons (H+) et en ions hydroxyde (OH-).

La concentration de protons (H+) et d’ions hydroxyde (OH-) sur la plage de pH 0-14. Il répertorie également le pH des substances couramment rencontrées dans le brassage.

La concentration en proton de l’eau fraîchement distillée, c’est-à-dire de l’eau qui n’a pas encore capté de minéraux ou de gaz, correspond à un pH de 7 qui est le pH neutre.
Une solution acide aura un pH inférieur à 7 et une solution alcaline aura un pH supérieur à 7.
Une fois que l’eau distillée reste à l’air libre, elle captera du CO2 et le pH tombera à environ 6,5.

L’eau (H2O) est une substance basique, cela signifie qu’elle va avoir tendance à capter les protons qui s’en approche trop près. En chimie, une base est une espèce pouvant capter des protons H+.

Dans l’eau, les protons H+ se lient à H20 pour former l’espèce H3O+, l’ion hydronium :

Dans l’eau la quantité de H+ disponible est liée à la quantité ou concentration en H3O+.

L’échelle de pH n’est pas une mesure linéaire de la concentration en protons mais une mesure logarithmique de base 10 négatif. Cela signifie que pour un changement d’une unité de pH vers le haut, la concentration en protons est divisée par 10 et pour une unité de pH vers le bas, elle est multipliée par 10.

Une solution avec un pH de 6 a une concentration de protons 10 fois supérieure à celle de l’eau distillée. Et un pH de 5 signifie qu’il a une concentration en protons 100 (c’est-à-dire 10×10) fois plus élevée.

Il y a moyen d’approfondir chimiquement le sujet pendant des heures, si vous êtes intéressés.

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Le pH idéal de la maische

Avant d’entrer dans le contenu plus poussé de cet article, commençons par les données brutes ! Les chiffres à atteindre.

La plage de pH de la maische qui fonctionne pour le brassage est assez large. Un pH de 5,0 à 6,0 fonctionnera avec la plupart des malts enzymatiquement forts (les malts de base) et un pH entre 5,3 et 5, 5 est considéré comme optimal.

5,3 < pH de la maische < 5,5

Cette large gamme de valeurs de pH de brassage possibles est la raison pour laquelle la plupart des brasseurs n’ont pas à se soucier du pH de brassage et de la chimie de l’eau au début de leur carrière de brasseur à domicile.

Ce n’est qu’aux extrêmes que les brasseurs rencontreront des problèmes de conversion de la maische et de saveurs indésirables résultant de niveaux de pH incorrects de la maische. C’est à ce moment que l’intérêt du brasseur pour ce sujet plutôt technique est engagé.
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Quels sont les avantages à être dans la bonne fourchette de pH ?

On a recensé 12 avantages, à se situer dans la bonne fourchette de pH pendant l’empâtage.
12, c’est beaucoup, là on commence à voir l’intérêt du sujet, pas vrai.. ?

  • L’activité enzymatique dans la maische est augmentée car toutes les enzymes importantes sont activées (sauf pour l’alpha amylase qui commence à souffrir à un pH inférieur à 5,6).
  • Le rendement d’extraction des sucres (efficacité) est donc amélioré. On est en train de tirer le meilleur parti possible de notre mélange de céréales en infusion, bonne nouvelle !
  • Le zinc, un nutriment essentiel de la levure, passe plus facilement en solution #Jaimelezinc.
  • La coagulation et la précipitation des protéines sont améliorées (meilleure formation de la cassure). Oui, rappelez-vous, la cassure à chaud, c’est notamment ce qu’on cherche à produire pendant l’ébullition, pour ensuite pouvoir éliminer le maximum de protéines. Si tu souhaites en savoir plus sur l’ébu, c’est par ici.
  • Le potentiel redox (aïe, il fait mal ce mot) est amélioré ce qui se traduit par une moindre sensibilité de la maische à l’oxygène. L’oxydation de la maische est également réduite car le principal coupable, l’enzyme lipoxigénase, ne fonctionne pas bien dans des conditions de pH de maische faible.
  • La vitesse de filtration est améliorée en raison d’une viscosité de la maische plus basse.
  • Le brunissement pendant l’ébullition du moût est réduit. La couleur de la bière est plus claire.
  • Une meilleure précipitation des trubs (les cassures) et une baisse plus rapide du pH entraînent une fermentation plus rapide et une plus grande atténuation de la bière. La stabilité de la turbidité est améliorée.
  • Le goût de la bière est plus rond, plus plein et plus doux. La bière montre plus de caractère. L‘amertume du houblon est plus agréable et ne s’attarde pas en bouche.
  • La mousse est plus stable et plus dense.
  • La digestion de la bière est stimulée. Vous savez, on parle parfois de la digestabilité de la bière. C’est un effet positif de l’acide lactique.
  • Le risque d’avoir une contamination est réduit. Les micro-organismes n’aiment pas l’acidité!

Le rôle du pH pendant l'empâtage

L'activité des enzymes

Le pH a une influence sur l’activité des enzymes et donc l’extraction des sucres pendant l’empâtage. Il s’agit plus précisément de l’amylolyse, la dégradation de l’amidon en sucres plus simples par les amylases.

En effet, les enzymes sont des protéines. Leur fonction est donc déterminée par leur conformation dans l’espace. Nous l’avons déjà évoqué par ici :

Pour maintenir une conformation, les charges positives ou négatives entrent en jeu. Vous comprenez alors l’éventuel impact du pH du milieu dans lequel évoluent les enzymes : le pH de la maische. Pour chaque enzyme, il existe un pH optimal auquel elle fonctionne le mieux.

Tant que la différence entre le pH optimal et le pH réel est faible (1-2 unités de pH), l’effet du pH sur l’activité enzymatique est réversible. Si le pH est sensiblement éloigné de l’optimum, l’enzyme peut alors être dénaturée (irréversible), mais cela est difficile à obtenir en brassage.

  • Les bêta amylases vont produire du maltose (disaccharides formés de 2 unités de glucoses) lorsque les conditions environnementales se situent entre 50 et 70°C et pH 5,1 à 5,3 à température ambiante et 5,4 à 5,6 en empâtage.
  • Les alpha amylases produisent de plus grosses molécules de sucres, les maltodextrines, entre 60 et 75°C avec un pH de 5,3 à température ambiante et 5,7 en empâtage.

Les optima de température et de pH de diverses enzymes de maische. Les taches de couleur floues ne sont basées sur aucune donnée, mais sur une illustration grossière du fait que les enzymes ne sont pas seulement actives dans les rectangles en pointillés, mais également à un pH et à des températures plus éloignées de leurs optima.

L'extraction des composés non désirés, les tanins

Les tanins sont des composés chimiques que l’on trouve dans la matière végétale comme les enveloppes de céréales, le houblon, les peaux de raisin et les feuilles de thé.

Dans le brassage, la principale source de tanins dans le moût provient des enveloppes de malt et du houblon. S’ils sont présents en excès, les tanins donneront à la bière une sensation en bouche sèche, astringente.

La solubilité des tanins dans l’eau est affectée par 2 facteurs. L’un d’eux est la température et l’autre est le pH. La solubilité des tanins augmente lorsque le pH augmente.

Un seuil de pH de solubilisation des tanins généralement accepté est de 5,8 à 6,0. En conséquence, le pH de la maische est généralement suffisamment bas pour empêcher une extraction excessive des tanins.

Il peut être nécessaire de faire attention pendant le rinçage avec une eau fortement chargée en carbonates. Vous pouvez dans ce cas surveiller le pH et arrêter le rinçage lorsque le pH s’approche des fatidiques 6,0.

Une autre solution consiste à utiliser de l’eau de rinçage à faible alcalinité comme de l’eau distillée (mais vous devrez veiller à apporter des sels manquants, ça se complique… ). Enfin, il est envisageable de légèrement acidifier l’eau de rinçage (l’acide lactique est conforme au Reinheitsgebot  pour les allemands !).

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" J’ai toujours utilisé l’eau du robinet, cependant sur mes bières blondes ressortait régulièrement un goût très astringent et surtout une amertume très prononcée.
Bref ma bière était imbuvable, bonne pour l’évier...
Après quelques tests, j’ai fini par comprendre que cela venait de mon eau… son pH était trop haut, l’empâtage ne se passait pas bien et de l’amertume en découlait. "

Le rôle du pH pendant l'ébullition

La coagulation des protéines

La coagulation des protéines est un effet recherché pendant l’ébullition. Souvenez-vous, nous parlions de « cassure à chaud » dans cet article :
Mais un pH d’ébullition commun de 5,2 à 5,4 (échantillon à température ambiante) n’atteint pas le point iso- électrique des protéines du moût de 4,9. Par conséquent, la coagulation des protéines n’est pas aussi bonne qu’elle pourrait l’être.

Bien qu’il soit possible d’abaisser le pH d’ébullition par l’ajout d’acides, cela n’est généralement pas fait car le niveau de coagulation des protéines atteint à un pH de 5,2 est suffisant et la réduction du pH d’ébullition réduit encore l’utilisation de l’acide alpha du houblon.