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Comment calculer volume d’empâtage et de rinçage?

Calculer son volume d’empâtage… C’est une question très fréquente et qui méritait un petit article pour tout vous expliquer.

Nous nous adressons ici aux brasseurs qui ont choisi de faire un empâtage par chauffe directe.

Et oui, il existe plusieurs façons de réaliser son empâtage : par chauffe directe, par infusion, par décoction ou en BIAB (Brew In A Bag). Et chaque technique aura un calcul de quantité d’eau différent. D’ailleurs en BIAB, pas besoin de calcul puisque cette technique consiste à empâter les céréales dans un grand volume d’eau et de ne pas faire de rinçage. Si tu as besoin de revoir les bases sur les différentes techniques d’empâtage, je te conseille d’aller regarder nos vidéos sur le sujet!

Lisez cet article si vous souhaitez comprendre les calculs de volumes d’empâtage et de rinçage, le volume pré-ébullition, les paramètres qui influencent ces calculs, l’efficacité totale de votre brassage et puis le rendement, et calcul de la densité théorique maximale.

Imaginons que nous souhaitons brasser une recette de
20 litres (volume de bière désiré) avec 5 kg de malt.

Fluctuation du volume au cours du temps

Tout d’abord, ayez en tête que le volume d’eau dans un brassin va fluctuer au cours de votre brassage.

Nous vous avons préparé un petit graphique pour illustrer les variations de volume. Attention, les chiffres sont donnés à titre indicatif.

Ce qui va augmenter votre volume d’eau :

  • Le volume d’empâtage,
  • Le volume de rinçage.

Ce qui va réduire votre volume d’eau :

  • L’absorption de l’eau par les grains,
  • L’évaporation pendant l’ébullition (mais aussi avant),
  • La perte de liquide lors du/des transfert(s) jusqu’au fermenteur,
  • La perte de liquide lors du/des transfert(s) jusqu’à l’embouteillage.

C’est donc une équation à multiples inconnues qui se présente à vous, quand vous débuter :

Ne vous inquiétez pas, plus vous brasserez avec votre matériel, plus vous dompterez tous ces chiffres. Mais pour débuter, on vous donne des pistes.

Le volume d’empâtage

Pendant votre empâtage, vous allez mélanger vos 5kg de céréales avec de l’eau à des températures bien précises pour en extraire le maximum de sucres.

L’efficacité de cette extraction va dépendre, entre autres, de la “concentration” de vos céréales dans votre eau. Cette concentration est définie par le ratio d’empâtage, exprimé en litres d’eau / kg de céréales. Il doit être généralement compris entre 2.1 et 3.8 L/kg. Ainsi :

Comment choisir son ratio d’empâtage ?

2 mots pour comprendre l’impact du ratio d’empâtage :

  • Si vous choisissez un ratio d’empâtage trop faible, environ 2 L/kg : Votre maische (mélange céréales/eau) sera épaisse, les céréales très concentrées dans votre moût, ce qui peut gêner l’extraction des sucres.
  • Si vous choisissez un ratio empâtage plutôt élevé, environ 4 L/kg : Pour déterminer ce volume, reprenons notre formule initiale.Votre maische sera liquide, les céréales plus diluées, et l’extraction peut donc demander plus de temps pour être complète.

Pour commencer, le mieux est de choisir un ratio ni trop faible ni trop élevé, par exemple 3 L/kg.

Par la suite, vous pouvez vous amuser à faire différents essais de ratio pour vous aider à mettre au point la méthode qui extrait le maximum de sucres avec votre matériel (nous verrons un peu plus bas comment évaluer votre rendement de brassage).

Dans notre exemple : Nous choisissons un ratio de 3 L/kg pour empâter nos 5 kg de grains. Ceci nous donne donc un volume d’empâtage de 15 litres d’eau.

Attention, une question importante à vous poser pour le calcul du volume d’empâtage :

Est ce que votre cuve d’empâtage a un volume mort ?

Ou est ce que vos grains vont bien être immergés dans les 15 litres d’eau calculés ?

Ce détail est important. Voici pourquoi :

Si vous avez, comme nous, une cuve automatisée, vous aurez constaté que votre empâtage se déroule dans un panier à malt. Ce panier ne remplit pas tout le volume de votre cuve. Il existe un « volume mort » ou « faux fond » (dead space en anglais), qui correspond au volume d’eau se trouvant sous et autour du panier à malt. A vous de déterminer ce volume.

Vous hésitez à acheter une cuve automatisée? Voici la présentation en vidéo de notre cuve Klarstein Mundschenk et voici un tuto pour sa première utilisation.

Ce volume n’est pas perdu, vous le récupérerez à la fin de votre empâtage. Mais c’est du volume dans lequel vos grains ne seront pas immergés.

Il faut donc rajouter ce volume à votre calcul :

Dans notre exemple :

Dans notre cuve Klarstein XXL (50 litres), nous avons mesuré qu’il nous fallait rajouter 8 litres d’eau avant que celle-ci n’effleure le filtre inférieur de notre panier à malt. Nous avons 8 litres de volume mort. (Oui, c’est beaucoup et problématique si l’on souhaite brasser des petits volumes!)

Ainsi, si nous ne tenons pas compte de ce volume mort, et que nous empâtons nos 5 kg de grains dans les 15 litres d’eau calculé précédemment, nos céréales seront en réalité concentrées dans 7 litres d’eau seulement (15 – 8). Ce qui nous fait un ratio de 0.7 L/kg au lieu de 3 L/kg!

Notre maische sera bien trop épaisse pour obtenir une bonne extraction des sucres.

Il nous faut donc rajouter ces 8 litres de volume mort à votre calcul et empâter dans 15 + 8 = 23 litres d’eau d’empâtage.

Le volume d’empâtage dépend de

L’absorption des grains

Une partie de votre eau d’empâtage sera absorbée par les grains de céréales.

Au moment de la filtration, vous retirerez les céréales (les drêches) avec cette eau retenue que vous ne récupérerez donc pas.

On peut estimer cette absorption entre 0.6 et 1L/kg. Le volume d’eau absorbé peut varier en fonction de la finesse de votre mouture.

Dans notre  exemple : Nous avons 5 kg de grains. Partons sur une absorption de 1L/kg : nous perdrons environ 5 litres de moût.

L’évaporation pendant l’ébullition

Pendant l’ébullition qui dure en moyenne 1 heure, vous allez là-aussi perdre un volume important d’eau estimé à 8% par heure. A vous d’ajuster ensuite cette estimation en fonction de votre matériel, du temps de votre ébullition et de la puissance de votre chauffe.

Dans notre exemple : Nous ferons une ébullition de 60 minutes de notre moût de 24 litres. Nous perdrons environ 24 x 8% = 1.92, soit environ 2 litres de moût.

La perte lors de transferts

Vous perdrez de votre précieux, malheureusement, lors de différentes étapes du brassage. Une partie peut rester dans le fond de votre cuve d’empâtage, de votre seau de filtration, de votre cuve d’ébullition, de votre fermenteur… Bref, à chaque transfert, vous risquez de perdre quelques litres.

Difficile à chiffrer, car cela va vraiment dépendre de votre technique et de votre matériel. En tout cas, plus vous aurez de transfert à faire, plus vous perdrez du volume de moût.

Prévoyez de perdre entre 2 et 3,5 litres de moût.

Le volume pré-ébullition

Supposons donc que vous perdrez 2 litres de moût pendant l’ébullition et encore 2 litres lors des transferts.

Ainsi, au début de votre ébullition, si vous voulez un volume final dans votre fermenteur de 20 litres, il vous faudra rincer vos drêches jusqu’à obtenir 24 litres de moût.

Le volume de rinçage

Pour déterminer ce volume, reprenons notre formule initiale :

ce qui équivaut à :

Ce volume de rinçage est une estimation. En pratique, mieux vaut prévoir un peu plus d’eau de rinçage que ce que nous avons calculé. Nous pouvons arrêter de rincer :

  • Soit quand le volume de pré-ébullition est atteint.
  • Soit quand la densité théorique maximale en pré-ébullition est atteinte (voir plus bas comment la calculer)

Dans notre exemple :

On peut estimer ce volume à = 20 – 23 + 5 + 2 + 2 = 6 litres d’eau de rinçage.

En pratique, nous chaufferons un volume de rinçage de 8 litres (un peu plus, au cas où). Nous rincerons nos drêches et nous nous arrêterons quand nous aurons atteint 24 litres de moût.

Maintenant la question est : Est-ce que votre extraction a été efficace ? Est-ce que votre empâtage et votre rinçage ont permis d’extraire le maximum de sucres ? Voici comment calculer votre efficacité de brassage.

Calcul de l’efficacité totale du brassage

On se replonge dans les formules :

Il y a d’abord un rendement théorique maximum.

Ce rendement est propre à chaque malt et il ne sera jamais de 100%. Pour la simple et bonne raison que les enzymes (oui, ce sont elles qui font tout le boulot !) ne peuvent extraire tous les sucres des grains de malt.

Chaque malt a une capacité d’extraction différente. Avec des malts de base comme le pilsen, on peut extraire environ 80% des sucres. Plus le malt sera torréfié, plus le taux d’extraction sera faible. Un malt black aura une capacité d’extraction de 55% de sucres seulement !

Dans notre exemple : Imaginons que pour notre recette, nous utilisons 5 kg de malt Pilsen. Au maximum, notre rendement théorique sera donc de 80%.

Maintenant, comment calculer mon rendement de brassage ?

Pour connaître la densité en °Plato spécifique à votre densité, vous pouvez utiliser un outil de conversion disponible sur internet.

Dans notre exemple :

A la fin de notre brassage, nous obtenons une densité de 1060. C’est notre densité initiale (DI). D’après les outils de conversion, une gravité spécifique de 1.060 équivaut à 14.680 °Plato.

Donc notre rendement de brassage serait de = 1.060 x 14.68 x 20 / 5 = 62.24 %.

Ainsi, entre mon rendement théorique (80%) et mon rendement de brassage (62%), j’obtiens une efficacité totale de = 62.24/80 x 100 = 77.8%.

Alors ? Bon ou pas bon ? Voici les appréciations personnelles de Thomas de Happybeertime dans son article sur les rendements de brassage :

  • Inférieur à 49% : rendement minable, brassage complètement raté ;
  • 50% et 59% : rendement insuffisant, j’ai raté quelque chose ;
  • 60% et 69% : rendement moyen, je peux améliorer quelque chose ;
  • 70% et 79% : bon rendement, même si on peut toujours faire mieux ;
  • 80% et 89% : excellent rendement, je suis au top ;
  • Plus de 90% : rendement parfait, appelle moi Dieu de la bière !

Calcul de la densité théorique maximale

Il existe une autre façon d’évaluer son efficacité de brassage : nous pouvons, avant ébullition, comparer la densité obtenue de votre moût avec la densité théorique maximale (celle que vous aurez atteint avec une efficacité de 100%).

Cette densité théorique maximale, de la même façon que le rendement maximum, est liée aux types et à la quantité de malts de votre recette.

Nous vous épargnerons cette fois les formules (mais si vous êtes fan, c’est par ). Il existe plusieurs calculateurs disponibles en ligne, comme celui-ci.

Dans notre exemple : Imaginons que pour notre recette, nous utilisons 5 kg de malt Pilsen.

En pré-ébullition, la densité max théorique serait de 1075 alors que la densité mesurée est de 1050. Peux mieux faire !

On récap’?

Ce volume de rinçage est une estimation. En pratique, mieux vaut prévoir un peu plus d’eau de rinçage que ce que nous avons calculé. Nous pouvons arrêter de rincer :

  • Soit quand le volume de pré-ébullition est atteint.
  • Soit quand la densité théorique maximale en pré-ébullition est atteinte (voir plus bas comment la calculer)

Ce rendement théorique est propre à chaque malt et il ne sera jamais de 100%. Pour la simple et bonne raison que les enzymes (oui, ce sont elles qui font tout le boulot !) ne peuvent extraire tous les sucres des grains de malt.

Petit brasseur, où en es-tu?

Un peu compliqué, mais quand on se penche sur le sujet, c’est abordable pas vrai?

Et toi comment calcules-tu tes volumes pour brasser ta recette?

Pour vérifier la cohérence de tes calculs, tu peux toujours aller du côté du logiciel de brassage.

Si vous avez aimé cet article, n’hésitez pas à suivre Comment brasser sa bière sur Facebook, sur Instagram ou sur YouTube et à partager! A très vite.

Article écrit en partenariat avec Emilie Pons des brasseurs de Margaux, Estelle Duchenne de l’atelier de la P’tite Zytho et Stéphanie Altermatt de Art Malté. Merci les bierissimettes!

Le livre de la photo de couverture, c’est Secrets de Brasseur, et je vous le conseille vivement pour débuter le brassage à la maison

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3 méthodes d’empâtage/filtration

Empâtage, quelle méthode choisir?

Nous avons décidé de vous montrer, en vidéos, 3 méthodes d’empâtage et filtration. Nous comparons pour vous les avantages et inconvénients de chacune de ces techniques :

  • une cuve de brassage puis passage en cuve filtrante,
  • une cuve de brassage avec la méthode de “brew in a bag” (BIAB) ou brassage en sac,
  • une cuve automatisée de type Klarstein, Brewmonk, Ace, Arsegan, EasyBrew, Brewbacon, Brewdevil.

Attention, cette liste n’est pas exhaustive. Il existe d’autres méthodes et d’autres matériels pour empâter. Nous présentons ici notre manière de faire et comme tu le sais déjà, tu en trouveras autant qu’il n’y a de brasseurs 😉 L’idée est de t’inspirer et de tester puis de t’approprier et de créer ta méthode à toi!

Mais commençons par la théorie. L’empâtage est l’étape qui permet d’extraire les différents sucres des céréales afin d’obtenir le moût, ce “jus” sucré dont raffolent les levures.

La méthode à l’extrait de malt

Nous avons précédemment évoqué que les sucres peuvent être obtenus à partir d’un extrait de malt fabriqué par des industriels. Le principe de cette méthode consiste donc à réhydrater une poudre ou à diluer un liquide visqueux.

Pour fabriquer cette matière première, les industriels ont réalisé un empâtage tout grain (voir paragraphe suivant) et ont concentré ou déshydraté le moût pour faciliter le brassage.

Pour illustrer ces 2 techniques, nous avons testé pour vous :

Si tu souhaites créer ta propre bière de A à Z, intéresse-toi donc à la méthode tout grain.

L’empâtage “tout grain”

L’empâtage tout grain est la vraie méthode traditionnelle de brassage, certes plus complexe. Elle consiste à obtenir les sucres fermentescibles à partir de céréales.

Concassage de notre bière de noël

L’amidon

Replongeons-nous aux origines du brassage avec notre article “Point d’orge” pour comprendre que :

  • La molécule clé renfermée par les céréales est l’amidon ;
  • Grâce à sa dégradation (l’amylolyse) pendant l’empâtage, des molécules glucidiques sont créées : les maltoses et les dextrines ;
  • Les maltoses, sucres simples sont fermentescibles, la levure pourra les utiliser comme substrat pour produire alcool et CO2 ;
  • Les dextrines, sucres plus complexes, sont non fermentescibles. Ils apporteront de la rondeur à la bière.

Ces deux types de sucres ont donc leur importance dans une bière.

Les enzymes et paliers de température associés

L’empâtage est l’étape qui consiste à infuser dans de l’eau chaude des céréales préalablement maltées et concassées. Le brasseur, en réalisant divers paliers de températures, va libérer les enzymes nécessaires à l’extraction des sucres qu’il recherche :

  • L’Alpha-amylase dont l’action sur l’amidon va produire des sucres non fermentescibles :  apportera donc de la rondeur à ta bière. Sa température optimale d’activité est de 70°C (68-75°C).
  • La Bêta-amylase : favorise l’apparition des sucres fermentescibles. Les levures prennent le relai et assureront la transformation des sucres fermentescibles en alcool et gaz carbonique. Sa température optimale d’activité est à 62°C (60-65°C).

Il existe d’autres paliers de température qui peuvent avoir un impact sur le profil de la bière finale. Nous réaliserons un article dédié.

L’activation des enzymes

Le monopalier est la méthode la plus simple et aboutit néanmoins à la création de très bonnes bières. Le principe consiste à créer un palier de température situé entre 65 et 67°C pendant toute la durée de l’empâtage.

Cette température permet de libérer des alpha- et des bêta-amylases et donc d’obtenir un profil de moût comportant des sucres fermentescibles ou non, en proportion plus ou moins équivalente.

Le multipalier consiste à monter progressivement la température en réalisant des paliers plus ou moins longs aux cibles. Ce process permet la fabrication de bières plus complexes : bières légères ou plus alcoolisées, bières plus rondes ou à l’inverse plus sèches.

Les méthodes de montée en température

L’empâtage se réalise :

  • Par infusion en chauffe directe. Avec cette méthode, les céréales concassées sont placées dans un grand volume d’eau chaude placée sur une source de chaleur. Le brasseur utilise une marmite/cuve sur un brûleur au gaz ou il peut utilise une cuve électrique par exemple.
  • Par infusion en contenant thermiquement isolé. C’est la méthode de la glacière. Le principe consiste à monter la température de son eau puis d’y verser les céréales. L’infusion se réalise. Si la température doit être ajustée, le brasseur ajoute de l’eau froide ou chaude en prenant note des quantités ajoutées pour réaliser ses calculs de volume de rinçage.
  • Par décoction. Ici, une partie du mélange eau/céréale est prélevée et montée en température avant d’être réinjectée dans le mélange. La température de l’extrait prélevé est montée très haut afin d’obtenir la température cible dans le contenant global. Ces bières possèdent donc un caractère très malté.

De notre côté, nous brassons en infusion par chauffe directe depuis nos débuts et ça reste la méthode la plus largement utilisée en brassage amateur. La glacière est plus largement connue outre-Atlantique mais commence à arriver de nos contrées.

Comment réaliser votre empâtage?

Une fois la théorie de l’empâtage en tête, passons à la pratique. Nous avons décidé de vous montrer en vidéos les 3 méthodes d’empâtage/filtration que nous utilisons à la maison.

Si tu as besoin de refaire un point sur le matériel dont tu as besoin pour brasser à la maison, notamment si tu souhaites utiliser un maximum ton matériel de cuisine : Brasser sa bière, les étapes, la matériel.

Un article hyper complet pour t’aider à calculer tes volumes d’eau d’empâtage et de rinçage.

Avant de commencer votre empâtage, vos céréales doivent être concassées.
Pour en savoir plus : Le concassage n’a plus de secret pour toi.

Empâtage en cuve puis passage en seau de filtration

C’est la méthode que nous avons utilisée pendant 5 ans avant de nous intéresser à autre chose! Elle est donc éprouvée et fonctionne bien.

Le matériel

Vous aurez besoin de :

Les avantages

  • Le coût est intermédiaire;
  • Le rendement d’extraction des sucres est bon.

Les inconvénients

  • Cette technique utilise beaucoup de matériel différent. Vous aurez plus de vaisselle à faire et votre brassage sera plus ‘encombrant” dans votre cuisine. Vous devrez donc être organisé!
  • Vous allez jongler entre les différentes contenants (nombreux transferts).

Consultez notre FAQ empâtage.

Empâtage et filtration en Brew In A Bag (Brassage en sac)

Le matériel

Vous aurez besoin :

  • La cuve de brassage électrique ou non d’une cinquantaine de litres. En effet, sans étape de rinçage, vous devez prévoir réaliser votre empâtage dans un plus grand volume d’eau qu’avec les autres techniques ;
  • Le sac de brassage.

Les avantages

  • Le coût est le plus bas des 3 méthodes comparées ici;
  • L’encombrement est minime;
  • Si vous travaillez correctement vous n’aurez pas de rinçage à réaliser, cette étape est donc également la moins chronophage!

Les inconvénients

  • Le poids du sac rempli de céréales : si vous brassez des bières très maltées ou des plus gros volumes de bière, vous aurez parfois jusqu’à 7kg voir plus de céréales à extraire. Et si vous êtes seul, vous devrez redoubler d’ingéniosité pour réussir à placer votre grille de four (certains utilisent des systèmes de poulies.
  • Le rendement d’extraction des sucres est légèrement moins bon.
  • Le volume de la cuve de brassage doit être plus important.

Consultez notre FAQ brew in a bag.

Empâtage et filtration avec une cuve automatisée

Nous t’avons préparé une chouette vidéo (oui, pour toi, et toi et toi aussi qui nous l’avez demandé!), agrémentée d’astuces et de conseils qui nous semblent indispensables! Mais pour en savoir plus commence par lire notre article de présentation d’une cuve automatisée.

Le matériel

Vous aurez besoin :

  • La cuve de brassage automatisée, mais il y a de nombreuses marques et modèles. Si tu penses que ça peut t’être utile nous pouvons te préparer un article comparatif. Fais-nous signe en commentaire.

Les avantages

  • Tout en un : 1 seul équipement pour l’empâtage, la filtration et la suite de votre brassage;
  • Les rendements sont les plus efficaces grâce à la recirculation du moût;
  • Le contrôle des températures beaucoup plus facile à gérer.

Les inconvénients

  • Le coût : c’est la méthode la plus onéreuse;
  • Vous aurez quand même besoin d’une cuve pour faire chauffer l’eau de rinçage;
  • La prise en main du matériel n’est pas aussi simple que pour les deux précédentes.

Voici une présentation de notre cuve Klarstein Mundschenk en vidéo pour vous expliquer les différents éléments si besoin.

Pour débuter le Brew in a Bag nous semble être la solution la plus économique et la plus facile à mettre en œuvre. Et puis si tu souhaites augmenter ta capacité ou améliorer tes rendements, tu pourras ensuite passer à la méthode avec seau de filtration. Mais si tu as le budget, le confort de la méthode en cuve automatisée, te laissera l’esprit libre pour tenter plein d’expérimentations dans un moindre encombrement. C’est vraiment agréable!

Avant de passer à l’ébullition, sais-tu que dès que tu récupères tes premières gouttes après filtration, tu peux procéder à un houblonnage atypique et peu connu?

Petit brasseur où es-tu?

Quelle méthode d’empâtage utilises-tu? Quels sont les avantages et inconvénients qui ont justifié ton choix?

Si tu as encore des questions, laisse-nous des commentaires!

Tu l’auras compris nous mettons les bouchées doubles sur le format vidéo. Nous allons améliorer petit à petit notre technique pour filmer, faire des prises de sons, rendre le tout dynamique et monter tout ça en un minimum de temps (oui pour l’instant j’y passe de nombreuses heures)!

Si tu souhaites ne rien louper, penses à t’abonner à notre Chaîne Youtube pour recevoir une notification à chaque nouvelle vidéo.

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A très vite