Les levures
 

"Si le malt est la colonne vertébrale d'un vin d'orge, la levure est son âme". C'est ainsi que commence l'introduction aux levure dans Barley Wine. Il y a en effet une différence fondamentale entre ces deux composants de base : les parties utiles du malt et du houblon sont dissoutes et contenues dans le moût, la levure va utiliser ces apports comme nutriments pour transformer le moût en bière. La levure n'est donc pas un ingrédient au sens propre du terme puisqu'elle n'est pas consommée, c'est elle qui consomme le moût. La magie de la levure en fait l'élément clé dans la fabrication de la bière. Dit platement, c'est elle qui fera prendre la mayonnaise, ou non. Il est donc bien entendu que savoir choisir sa levure est une étape inévitable pour arriver à un bon résultat. C'est ce qui est abordé ici.

Métabolisme et chimie des levures

La levure est un champignon unicellulaire qui intervient dans l'élaboration du vin, du fromage, du pain, de la choucroute et de tous les autres produits fermentés. Sa particularité et son utilité en brasserie vient de son métabolisme. Celui-ci peut fonctionner en phase aérobie (en présence d'oxygène) et anaérobie (en absence d'oxygène). Les deux phases sont utiles pour le brasseur. Lorsque la levure est en contact avec de l'oxygène, ses voies métaboliques sont celles de la respiration, comme les mammifères. Comme le montre la formule de réaction ci dessous, elle transformera alors le sucre en H₂O, en CO₂ et en énergie.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ --> 6H₂O + 6CO₂ + E

Par contre, une fois privée d'oxygène, son métabolisme change et devient celui de la fermentation alcoolique. Elle consomme alors du sucre (C₆H₁₂O₆) pour donner de l'alcool (C₂H₅OH) et du gaz carbonique (CO₂). Cette réaction est fondamentale en brasserie :

C₆H₁₂O₆ --> 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + E

Chimie Cette formule indique que le CO2 est un produit de la réaction. En brasserie, il s'échappe par le barboteur pendant la fermentation. Un principe d'équilibre chimique, appelé principe de le Chatelier, dit qu'une modification dans l'état d'équilibre d'une réaction va immédiatement être compensée par celle-ci. En appliquant cette règle, nous pouvons déduire que comme un produit (le CO2) quitte le milieu de la réaction, l'équilibre va  être déplacé vers la droite afin de compenser ce « déséquilibre chimique ». Contenir le CO2 dans le fût en le fermant hermétiquement pendant le fermentation reviendrait donc non seulement à le faire exploser mais aussi à limiter la réaction dans le sens qui nous intéresse, c'est à dire celui de la formation d'éthanol.

Les levures utilisées en brasserie sont celles qui ont un métabolisme préférentiellement fermentaire, comme les Saccharomyces Cervisiae. Pour ces levures, le glucose est un inhibiteur enzymatique des voies respiratoires. Cela signifie que lorsque du glucose est présent dans leur environnement, sa transformation en H₂O et en CO₂ est fortement diminuée. C'est grâce à cette préférence fermentaire que certains brasseurs peuvent décider de conduire leur fermentation dans des cuves ouvertes. Le taux d'oxygène est alors plus important que dans une fermentation classique, les levures se multiplieront plus et consommeront ainsi plus d'acides aminée, ce qui augmente la formation de composants aromatiques dans le moût. Mais à quoi servent ces deux phases métaboliques ? Le métabolisme aérobie est surtout utile lorsque vous voulez cultiver ou faire multiplier votre levure. Pour que la population croisse, il vous suffit de laisser votre souche en présence de nutriments (acides aminés et sucre) et en contact avec l'air. C'est ce qui se passe lorsque vous faites un levain. Pour augmenter le taux de levure présent lorsque vous ensemencez, vous laissez les levures dans un jus sucré, en présence d'oxygène. Le métabolisme anaérobie sera, quant à lui, indispensable à la transformation du moût en bière. C'est pendant cette étape de la fabrication que la levure consomme les nutriments du malt et les sucres pour produire l'alcool et le gaz carbonique. Cependant, le rôle de la levure est loin de se limiter ces deux produits. Chaque souche de levure va engendrer des sous produits comme des esters ou des alcools supérieurs. Ces sous produits sont des résidus de l'activité des levures mais sont en partie nécessaires au goût de la bière. Sans eux, vous obtiendriez une sorte de décoction bien moins complexe et goûtue. En plus de cela, chaque levure a un pouvoir de floculation et d'atténuation qui lui est propre. Tout ceci est expliqué point par point ci dessous. Une seule chose est à bien intégrer ici : changer de levure revient à changer le goût, la mousse et le corps de votre bière.

Le choix de la souche de levure

Le choix d'une levure est une étape cruciale dans la réalisation d'une recette en vue de faire une bière qui aura les caractéristiques que vous désirez. Le choix le plus prudent est sans doute de commencer avec une souche propre au type de bière que vous voulez obtenir. Si vous êtes tenté par une Stout, commencez avec une Wyeast 1084 Irish Ale. Si vous voulez plutôt une brune forte, testez alors la 3787, la 1762 ou encore la 1214. Il existe aussi des levures pour fermentation spontanées, pour bières de froment, pour pils allemandes, anglaises ou étasuniennes, etc. Fermenter avec une souche répertoriée comme étant appropriée à votre type de bière vous permettra d'éviter de commettre les mêmes erreurs que nous : chercher à améliorer une bière sur 4, 5 ou 6 brassins pour enfin vous rendre compte qu'il suffisait simplement de bien choisir la souche. Une fois que vous avez obtenu quelque chose de satisfaisant, vous pouvez facilement modifier quelques paramètres : les températures et les durées de fermentation ainsi que les autres souches.

Ale, Lager ou spontanée ?

Il existe trois grandes familles de levure à bière qui se caractérisent par leurs températures de fermentation ou leur origine. 

• les saccharomyces cervisae : dites levures haute (ale). Ces levures sont utilisées pour des bières relativement fortes de goût et en taux d'alcool. Les températures de fermentation sont comprises entre 18 et 25° et sont utilisées pour produire des bières plus aromatiques que les Lager. La fermentation se déroule dans le haut du fermenteur.

• les saccharomyces Carlsbergensis : dites levure basse (lager). Ces levures sont d'utilisation très récente. Ce sont elles qui ont permis la production de pils. Elles sont donc utilisées pour produire des bières légères par une fermentation dont la température est comprise entre 8 et 15°. Celle-ci se déroule dans le bas du fermenteur.

• les levures libres : elles peuvent être de type haute ou basse. Ce qui les distinguent est le caractère libre, en suspension dans l'air des levures. Elles sont utilisées pour la production de Lambics. D'autres types de bières en contiennent aussi, des Brettanomyces sont utilisées pour la refermentation en bouteille de l'Orval.

Quelle souche choisir ?

Chaque souche aura des particularités en ce qui concerne les sous produits, la floculation, l'atténuation ou la tolérance à l'alcool. Pour atteindre votre but, vous devez trouver une souche dont la combinaison de ces facteurs soient en symbiose pour produire votre bière.

• Les sous produits. L'activité des levures durant la fermentation va engendrer des sous produits. Comme tout organisme vivant, les levures respirent, digèrent et éliminent leurs déchets. Et comme pour tout organisme vivant, les résidus varient selon l'espèce. Deux mammifères ne produiront pas les mêmes excréments : il suffit de passer d'un clapier à lapin à un champ de vache pour s'en persuader. Il est donc important de choisir une souche de levure qui produise un caractère qui soit en accord avec votre but. Plutôt banane, épice, malt ou phénol ? C'est à vous de voir mais il est aussi important de comprendre qu'en matière de levure, d'autres éléments sont à prendre en compte. Ainsi, les températures et les temps de fermentation et de garde ont une très grande influence sur le comportement de la levure. Certaines souches vous donneront un aspect malté à 18° mais auront un rendu beaucoup plus fruité à 22°. Il faut donc jouer sur ces trois tableaux (souche/températures/durées) pour trouver votre combinaison. Les sous produits principaux sont :

  • Les alcools supérieurs. Ce sont des dérivés des acides aminés, 80% sont produits durant la fermentation primaire en même temps que l'éthanol. Ils seront en partie convertis en esters durant la fermentation secondaire, d'où l'importance de cette phase. La partie restant sous forme d'alcools supérieurs accentuera l'impression de chaleur provoquée par l'alcool éthylique. La formation des alcools supérieurs est directement proportionnelle à la croissance quantitative des levure. Comme le développement de cette population dépends lui même de facteurs comme la température et le taux d'ensemencement, la formation des alcools supérieurs en dépend indirectement. Une haute température une grande quantité d'acides aminés dans le moût ou un haut taux d'ensemencement favoriseront une production faible d'alcools supérieurs.

  • Les esters. Ils sont formés par estérification d'un acide gras et de l'éthanol. Ce sont les composants aromatiques les plus importants issus de la fermentation. La plupart délivrent des arômes fruités, épicés et sont donc souhaitables pour la bière. Certains comme l'éthyl acétate (solvant/éther) et l'isoamyl acétate (banane) sont à éviter. A l'inverse des alcools supérieurs, la production d'esters est inversement proportionnelle à la croissance quantitative des cellules de levure. Une faible température, un faible taux d'ensemencement et une faible densité initiale sont des conditions qui engendreront plus d'esters. D'ou l'intérêt d'une triple fermentation : la densité initiale diminue puisque la quantité totale de sucre ajouté est divisé par deux (car deux ajouts). La production d'esters augmente donc par modification du comportement des cellules de levure.

  • Diacetyl. C'est un composé néfaste pour la qualité de la bière qui lui donne un goût de beurre rance. Cependant, sa concentration diminue avec la maturation de la bière, ils sont d'ailleurs utilisés dans l'industrie comme traceurs pour en suivre l'évolution. Une bière mature ne doit pas en contenir plus de 0,1 mg/l.

  • Aldéhydes. Tout aussi indésirable que le diacetyl, l'aldéhyde délivre des arômes de bière verte. Leur concentration diminue également avec la maturation.

  • Acides organiques. Ils sont le résultat de la digestion d'acides aminés par les levures. Leur effet est, entre autre, de diminuer le pH de la bière qui devient donc plus acide.

• L'atténuation est une mesure de l'ampleur de la fermentation. Elle se calcul grâce à la densité initiale (D_i) et la densité finale (D_f). La D_i est la densité mesurée avant mise en fermentation, tous les sucres sont encore présents dans leur état initial. La D_f est celle qui sera prélevée avant l'ajout du sucre à l'embouteillage, c'est à dire après la (les) fermentations. Les différentes souches ont une atténuation qui leur est propre, comprise entre 65 et 85%. Au plus la souche a une atténuation élevée au plus densité finale sera basse. La bière sera alors plus alcoolisée et plus sèche, avec moins de rondeur. Par contre, une souche qui a un pouvoir atténuant moins élevé aura une densité finale plus élevée. La bière sera plus ronde et moins alcoolisée. Le raisonnement est simple. Si votre levure atténue plus, elle concommera une variété plus grande de sucres et elle produira donc plus d'alcool et de CO₂. Les différences d'atténuation sont dues à la complexité des sucres qu'une souche est capable de consommer. Une souche ne sachant que digérer les sucres simples comme le glucose, le fructose, ou le maltose auront une faible atténuation. Par contre, une souche sachant digérer des sucres plus complexes comme le maltotriose ou d'autres trisaccharides aura une forte atténuation. C'est ainsi que les levures à champagne ont une grande atténuation, elles digèrent presque tout sur leur passage. Le résultat est net, sans sucre résiduels et le taux d'alcool est élevé.

• La floculation est une information sur la capacité des levures à sédimenter. Dans une fermentation haute, les levures travaillent dans le haut du fût. Les levures en pleine activité sont donc en suspension au dessus de la bière. Une fois la fermentation principale terminée, les levures vont progressivement descendre pour former une galette de sédimentation dans le fond du fût. La floculation est un indicateur de l'importance de cette coagulation des levures après la phase active de la fermentation. On peut donc dire qu'au plus une levure flocule au plus la bière sera limpide. Inversement, au moins elle flocule au plus la bière sera trouble. Par ailleurs, même si nous n'avons jamais lu cela nul part, nous pensons que si la levure a un taux de floculation faible, le contact bière/levure sera plus intense. Nous pensons donc que le développement des caractéristiques gustatives des levures se fera d'autant plus sentir. On peut aussi utiliser ce raisonnement en ce qui concerne le taux de sucre présent au début de la fermentation. Si votre bière est forte, il y aura une quantité plus importante de sucres à digérer, ce qui exige une souche qui flocule peu pour que la fermentation puisse arriver à sa fin.

• La tolérance à l'alcool. La majorité des souches supportent un taux d'alcool d'environ 8% mais certaines peuvent aller jusqu'à 12 voir même 14%. Si vous voulez brasser une bière à taux d'alcool élevé, vérifiez bien que votre souche est capable de le supporter pour ne pas risquer de vous retrouver avec une bière à moitié fermentée et donc sans beaucoup d'arôme mais surtout trop sucrée. Si vous voulez une souche bien tolérante, utilisez des souches pour bières belges qui sont réputées pour leur résistance à l'éthanol.

Sèche ou liquide ?

Cette distinction vient du conditionnement de la levure. Les levures sèches sont cultivées puis séchées par un procédé industriel qui les laissent intactes. Elles sont ensuite stockées en sachets. Les levures liquides, quand à elles, restent dans un substrat aqueux. Les deux marques les plus vendues en Belgique sont Fermentis pour les levures sèches et Wyeast pour les levures liquides. Nous avons longtemps conduit notre fermentation avec de la levure sèche. D'abord avec de la Brewferm mais nous vous la déconseillons vraiment. Nous sommes ensuite passé à Fermentis qui est une firme française spécialisée dans le domaine. Le résultat s'est amélioré mais il ne nous convenait toujours pas : trop aqueux et sans beaucoup de caractère. Nous avons alors essayé la levure liquide Wyeast. La différence est très nette. Une odeur à tomber par terre et une fermentation vigoureuse. Cependant, nous les avons utilisées pour faire des brunes fortes. Les levures Fermentis conviennent peut être très bien pour des bières plus légères. Nous connaissons d'ailleurs un brasseur professionnel qui les utilises pour faire de très bonnes bières, elles ne sont donc pas à dénigrer. Et puis la levure sèche a un avantage indéniable : sa facilité de conservation, jusque deux ans sans soucis si les conditions sont bonnes (frais et sec). Par contre, un grand avantage des levures Wyeast liquide est l'étendue du choix qui est incomparable avec celui de Fermentis. Il vous suffit de jeter un coup d'oeil à la liste en annexe pour vous en convaincre.

Les souches commerciales en Belgique

 

Brouwland ne commercialise que trois marques : Brewferm, Fermentis et Wyeast. Ce dernier laboratoire a isolé des levure à partir de bières existantes afin de les reproduire et de permettre aux brasseurs amateurs et professionnels d'ensemencer leur moût dans des conditions sanitaires idéales. Cependant, ce ne sont que des « copies » qui ne seront jamais identiques à la souche initiale. La levure Wyeast 1214 qui a été isolée à partir de la Chimay n'est plus la même que celle utilisée dans la brasserie trappiste. La levure est un organisme vivant et réactif. Deux souches issues d'un même levain évolueront différemment et produiront des bières différentes une fois isolées et soumises à des conditions différentes. C'est tout ce qui fait la difficulté mais aussi la richesse de trouver une bière à soi. Une liste exhaustive des levures Fermentis et Wyeast se trouve en annexe de ce livre, ainsi qu'une liste des correspondances entre les différentes Wyeast et leurs brasseries d'origine. Cette liste n'est pas officielle, elle ne provient pas du laboratoire. Wyeast préfère en effet une description qualitative plutôt que de donner la bière d'origine. Ce raisonnement est d'ailleurs fondé puisque sans les caractéristiques techniques de la brasserie, vous n'obtiendrez pas le même rendu.

 

Le taux de levure à l'ensemencement

 

Le taux de levure que vous ensemencez a un impact sur la bière. La théorie classique conseille 1 million de cellules par millilitre de moût et par degré Plato, ce qui donne 20 millions de cellules/ml pour une bière de 20°P, soit 600 milliards de cellules pour un volume de 30 litres. Cependant, certains brasseurs ensemencent à des taux inférieurs. Dans Brew Like a Monk, Stan Hieronymous reprends ce qu'un brasseur lui avait dit précédemment : « Les belges sont en dessous [du taux classique]. J'ai discuté avec quelques brasseurs (étasuniens) à propos de la diminution de leur taux d'ensemencement et ils ont été surpris de voir leur fermentation vigoureuse. En ensemençant à un niveau inférieur, si vous avez une levure en pleine santé, la saveur fait un bon en avant. [...] Bien entendu, si vous n'ensemencez vraiment pas assez, vous aurez des notes de solvant ». Au sujet des sous produits présentés plus haut, la production d'alcools supérieurs et d'acétaldéhyde est directement proportionnel au taux de levure présent durant la fermentation. Par contre, la production d'esters et d'éthyl acétate est inversement proportionnelle aux nombre de cellules. Le taux d'ensemencement est donc un des nombreux paramètres que vous pouvez modifier pour faire évoluer votre bière. Il existe deux moyens pour avoir un impact là dessus en tant que brasseur non ingénieur. La première possibilité est d'achetez assez de levure et vous ensemencez tout de suite la bonne quantité. D'après Claude Bourgeois, 1.000.000 cellules de levures sont contenues dans :

 

• 0,5 cm³ de levure liquide

• 0,0015g de levure sèche

 

La deuxième est de faire de la propagation de levure. Pour cela, reportez vous à la section « Faire un levain et faire de la propagation de levure».