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.

A lire aussi   Brasser sa bière : les étapes, le matériel

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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10 Comments on “Comment calculer volume d’empâtage et de rinçage?

  1. super article, merci !

    Je crois cependant qu’une petite erreur s’est glissée.

    D’après ce que je comprends :
    – le rendement compare notre système à un système théorique très efficace
    – L’efficacité globale prend en compte le fait que la totalité des sucres ne peut pas être extraite

    Donc l’efficacité doit être plus haute que le rendement.

    Une petite coquille s’est glissée dans le résultat du calcul d’efficacité, qui serait dans votre cas de 77%.

    En tous cas merci pour votre blog, toujours très intéressant

    Lucas

    • Hello Lub’z,
      Oui effectivement le rendement du brassage sera toujours inférieur à l’efficacité totale. Tu as donc bien vu une erreur de calcul!
      Dans notre exemple le rendement de brassage est de 62,24% et notre efficacité totale est de 77,8%.
      Merci ta correction, on met l’article à jour de ce pas!

  2. Super intéressant et puis effectivement une explication sur tous ces calculs est bien venues pour ne pas s’embrouiller les pinceaux… Je vais rappeler à ma fille l’importance des calculs 😉 avec votre article !

  3. C’est un article très complet et clair. Merci pour les informations et moi qui débute dans le brassage c’est d’une aide précieuse.
    Merci, continuez de nous informer comme vous le faites.

    • Hello Cyrille,
      Merci pour ton retour!
      Nous avons plein d’idées pour les prochains articles à venir 😉

  4. Merci pour votre artice, qui est très intéressant. Cependant j’ai encore quelques questions ou hésitations. Quand j’introduis une recette dans un logiciel ou que je dois calculer le rendement ou l’efficacité, je bute sur la définition exacte du volume désiré. Que ce soit sur votre “petit graphique pour illustrer les variations de volume” ou pour composer des recettes, le volume de bière désiré est celui avant voire à la fermentation (dans votre schéma 20 litres) ou celui à l’emboutteillage (je suppose alors plutôt vers 19 litres)?
    D’une part, on mesure la densité initiale juste avant la fermentation et d’autre part, il y a toujours aussi une certaine perte pendant la fermentation et dans ce cas le volume désiré ne sera jamais le volume obtenu finalement.

    • Hello Gerhard,
      Effectivement on se demande souvent à quoi correspond ce volume de bière désiré (batch size en anglais) que l’on doit renseigné dans les logiciels de brassage. Je ne sais pas lequel tu utilises mais en général, il faut renseigner le volume de mout que tu veux mettre dans ton fermenteur, donc celui avant fermentation et non celui à embouteiller. Si tu veux embouteiller 20 litres de bière, indique donc que tu souhaites un batch size de 22 litres!

  5. “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.”
    Est-ce qu’il ne faut pas aussi tenir compte du diamètre plus étroit du panier pour le calcul du volume mort ?
    Exemple: Si je mets 23,24 litres dans mon Grainfather, j’arrive avec un diamètre de 29,5 cm à une hauteur de 34 cm d’eau. Entre le fond de ma cuve et le filtre inférieur de mon panier à malt, il y a 5 cm d’espace, ce qui ferait dès lors un volume mort de 3,4 litres.
    Mais comme le diamètre de ce panier à malt n’est que de 27 cm, et vu que la hauteur de l’eau n’est ici que de 29 cm (34-5), le volume d’eau à l’intérieur du panier ne serait que de 16,6 litres.
    Dans cette logique, le volume mort total ne serait pas de 3,4 mais de 6,64 litres.

    • Je viens de réaliser le même calcul que toi sur ma cuve klarstein 50 litres. Pour ma part, le diamètre de ma cuve fait 35 cm et celui de mon panier à malt fait 32cm. Si je mets 30 litres dans ma cuve, j’obtiens une hauteur d’eau dans ma cuve de 31.5cm et dans mon panier de 24cm.
      Ainsi, le volume mort sous le panier est de 7.7 litres et le volume mort autour du panier est de 3.8 litres. Mon volume mort total serait donc plutôt de 11.5 litres.
      Nous avons donc surestimé un peu notre ratio. Mais si nous avons choisi un ratio moyen de 3 litres/kg, nous restons quand même au final dans la fourchette de 2.1 à 3.8 litres/kg. Donc pas d’inquiétude!

  6. Pingback: Brasser sa bière : les étapes, le matériel - Comment brasser sa bière ?

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