La Fermentation Haute en pratique

La fermentation haute est la plus courante dans le monde brassicole artisanal. Elle offre les avantage de nécessiter moins de matériel comme une source de réfrigération et permet également de produire les bières un peu plus rapidement qu’avec la fermentation basse. Mais c’est surtout le type de fermentation utilisé dans la très large majorité des styles de bières existants, la famille des Ales.

La fermentation est une étape clé dans la fabrication de la bière qu’il ne faut pas négliger, le proverbe « Le brasseur fait le moût, la levure fait la bière. » a tout son sens !

Lorsque l’on réalise un brassin, à partir de l’ensemencement (« pitching » en anglais) il n’y a qu’une seule et unique fermentation que l’on peut distinguer en 3 phases dans le cycle de vie de la levure :

  • Phase de respiration, adaptation phase (lag time) pendant laquelle la levure s’adapte aux conditions et commence à se multiplier en consommant l’oxygène, le kräusen se forme en surface. La durée moyenne se situe entre 12 et 24h.
  • Phase de fermentation primaire (log phase) pendant laquelle la levure continue de se multiplier de manière exponentielle et commence à consommer les sucres fermentescibles, la fermentation alcoolique se déroule de manière très active, l’activité du barboteur est alors très intense. La durée moyenne se situe entre 2 jours et 5 jours.
  • Phase de fermentation secondaire (stationary phase) pendant laquelle l’activité des levures commence à se calmer, les levures consomment alors les sucres et composants plus complexes et les composants issus de la fermentation et entrent ensuite en dormance. C’est aussi à cette étape que le goût s’affine et que la bière se clarifie. La durée moyenne se situe entre 2 et 3 semaines.

Ensemencement

L’oxygénation du moût est importante pour la première étape du cycle de fermentation de la levure, elle est à faire idéalement avant l’ajout des levures dans le moût. On peut agiter énergiquement le moût avec une spatule, secouer le fermenteur, transférer d’un seau à l’autre en provoquant du remous ou bien utiliser une bonbonne d’oxygène alimentaire avec une pierre de diffusion.
Le respect de la dose de levure à l’ensemencement est très important. La dose pour les ales est de 0,75 million de cellules par millilitre et par degrés Plato. Si les chiffres vous font peur et que vous n’êtes pas familiers de la culture de levure et des starters, respectez simplement les dosages indiqués par les fabricants de levures. La récupération de levures fraîches et actives d’un brassin précédent marche très bien également.
On pense bien faire en laissant la fermentation démarrer à haute température pour aider les levures à partir mais il vaut mieux mettre directement le brassin en condition de température de fermentation adéquate pour éviter un potentiel stress de levure et des faux-goûts.

La phase de respiration ou d’adaptation (en anglais « lag time »)

Durée : 12 à 24h à la température requise par la levure utilisée.

Juste après l'inoculation du moût par les levures, ces dernières commencent par s'adapter à ce milieu acide et sucré et à consommer l'oxygène qui y est dissout afin de synthétiser des stérols et des acides gras. Ce sont des composants essentiels pour leurs membranes, qui leurs assureront par la suite une multiplication saine et rapide. Il s'agit de la phase de respiration et de multiplication des levures en aérobie (présence d’oxygène). Plus d’infos dans la rubrique biochimie.
Cette étape peut durer jusqu’à 24h si la dose de levure inoculée est insuffisante ou que l’oxygénation du moût trop faible ou bien encore que la levure n’est pas très en forme. Il est donc indispensable de réaliser une bonne oxygénation du moût et un ensemencement de qualité avec de la levure saine et en quantité suffisante pour éviter un mauvais départ de la levure qui va engendrer des faux-goûts et ralentir la fermentation.
C’est pendant cette première étape qu'une mousse brune et crémeuse (le kräusen) visible depuis l'extérieur commence à se forme à la surface du fermenteur. Ne pas écumer cette mousse, il s'agit d'une activité normale de la levure et également un bon indicateur de l'avancement de la fermentation.

La phase de fermentation primaire ou atténuante encore appelée fermentation tumultueuse (en anglais « primary » ou « attenuative » ou encore « log phase »)

Durée : de 2 à 5 jours à la température requise par la levure utilisée.

Attention la fermentation est une réaction exothermique, qui dégage de la chaleur il faut donc faire attention à la température à laquelle on place le fermenteur mais également prendre en compte cette potentielle petite hausse de température (de l’ordre de 1 à 2°C) pendant les jours les plus actifs de la fermentation primaire et éviter que cette température maximale ne dépassent de trop la température requise par la levure.
L'oxygène ayant été consommé, les levures en suspension dans le moût se retrouvent en anaérobie, elles continuent de se multiplier jusqu'à atteindre le maximum de population et dégradent maintenant les glucides par un métabolisme fermentatif (glycolyse) qui conduit à la formation d'éthanol et de CO2. Plus d’infos dans la rubrique biochimie. C’est pendant ce temps que la fermentation sera la plus active car la présence de sucres fermentescibles est maximale. L’activité de la levure dégage beaucoup de CO2 qui provoque des « glouglous » incessants dans le barboteur, signe que la fermentation se déroule bien. Vérifier de temps en temps le niveau d'eau dans le barboteur et en rajouter si besoin. Le kräusen est toujours visible en surface du moût en fermentation. On peut constater que la pression dans le seau est forte, les niveaux du barboteur ne sont pas équivalents. Progressivement l’activité va commencer à se réduire et on ne constate plus trop de « glouglous » dans le barboteur et que le couvercle de la cuve n'est plus trop bombé par la pression. On peut aussi voir que les niveaux du barboteur sont à peu près équivalents. La fermentation n’est néanmoins pas terminée et il ne faut surtout pas embouteiller de suite !

La phase de fermentation secondaire, phase stationnaire, calme ou garde (en anglais « conditioning » ou « stationary phase » ou « maturation phase »)

Durée : 2 à 3 semaines à la température requise par la levure utilisée + éventuellement 1 semaine de garde à froid à température très basse.

Il est important de conserver une température de fermentation correspondante à la levure utilisée afin de lui permettre de continuer à travailler pendant cette phase. Même si quasi totalité des sucres fermentescibles a été transformée, le travail de fermentation n’est pas achevé.
Une fois la fermentation bien avancée, la levure commence à sentir le manque de matières fermentescibles, l’activité se retrouve donc progressivement réduite et la levure se retrouve à consommer les sucres plus difficiles à transformer comme le maltotriose. Par ailleurs ce sont aussi certains composants non désirables comme le diacétyle et l’acétaldehyde qui sont réabsorbés pendant cette phase de fermentation plus calme. La levure commence à entrer en phase de repos et sombre dans le fond de la cuve de fermentation pour créer un sédiment. Pendant la phase de sédimentation la levure produit du glycogène qui permet de la maintenir en dormance. L’activité ne provoque plus beaucoup voire aucun « glouglou » dans le barboteur, c’est normal et il n’est pas nécessaire de rajouter du sucre ou de levure pour relancer la fermentation à cette étape.

Phase de garde à froid (en anglais « cold crash »)

Lors des derniers jours avant embouteillage il est intéressant de conserver la bière à très basse température (minimum 2°C), si l'on dispose de telles conditions, afin de faire sédimenter le maximum de levures et résidus comme le houblon d’un dry hopping par exemple. Cette opération de clarification de la bière peut se faire rapidement au réfrigérateur ou en prenant un peu plus de temps dans un endroit froid (cave, garage, igloo...).

La fermentation secondaire peut prendre entre deux semaines et un mois, c'est une étape à ne pas négliger qui permet de finir tranquillement la fermentation de la bière.

Choix des levures

Sèches

On peut trouver une bonne gamme de souches de levures sèches qui permettent d’obtenir des résultats assez propres sur différents styles de bières de fermentation haute. J’ai notamment pu tester ces levures sèches :

  • Fermentis Safale S-33 : C'est une levure courante qui offre des propriétés de conservation très robustes et un rendement constant. Cette levure a des caractéristiques aromatiques intéressantes c'est pour cela qu'elle est souvent utilisée pour des bières de fermentation haute de type bière d'abbaye ou bières spéciales belges. Cette levure peut fermenter jusqu'à 11,5%. La température de fermentation idéale se situe entre 18°C et 24°C. Atténuation moyenne, sédimentation moyenne.
  • Fermentis Safale T-58 : Une levure spécialement sélectionnée pour le développement d'esters aux saveurs poivrée et épicée. Excellente performance dans les bières jusqu'à 11,5%. La température de fermentation idéale se situe entre 18°C et 24°C. Atténuation moyenne, sédimentation moyenne. Bons résultats aromatiques si elle est utilisée en combinaison avec la levure S-33.
  • Fermentis Safale US-05 : Variété de levure de bière américaine la plus courante et utilisée. Elle donne des bières bien équilibrées avec une teneur faible en diacétyle avec une saveur finale très propre et nette avec de bons esters fruités et permet de bien faire ressortir les aromatiques houblonnés. Sédimentation moyenne, très bonne atténuation.
  • Fermentis Safale S-04 : Une levure de bière anglaise très utilisée de nos jours pour les ales, elle est sélectionnée pour sa fermentation rapide et sa capacité à se sédimenter de manière très compacte en fin de fermentation, ce qui favorise la clarification de la bière. La température idéale se situe entre 18° C et 24° C.
  • Fermentis Safbrew WB-06 : Souche de levure sélectionnée pour la production de bières blanches. Cette levure a faible sédimentation produit des notes subtiles d'esters au goûts de banane et de phénol au goût de girofle, caractéristiques des bières blanches, ainsi qu'une légère acidité.

Liquides

Il existe une très grande gamme de souches de levures liquides permettant d’obtenir des résultats propres et correspondant à certains styles de bières précis. J’ai régulièrement pu tester ces souches liquides :

  • California Ale Yeast - White Labs WLP001 : C'est la première souche cultivée par ce laboratoire en 1995 qui donne des résultats propres, idéale pour les bières houblonnées, elle accentue le houblonnage, les aromes et offre une bonne atténuation. Elle peut s'utiliser sur de nombreux styles de bières.
  • California Ale V - White Labs WLP051 : Cette souche ressemble plus à une souche de levure Anglaise que la WLP001, en produisant plus d'esters. Elle a également la particularité de laisser quelques résidus sulfurés comme certaines levures de lager.
  • San Diego Super Yeast - White Labs WLP090 : Une souche qui développe peu d'esters, connue pour sa fermentation rapide et pour offrir un résultat assez neutre relativement similaire à la WLP001. Cette souche donne des bières assez sèches et augmente la sensation d'amertume. Elle tolère bien les taux d'alcool assez élevés et peut s'utiliser sur de nombreux styles.
  • Dry English Ale - White Labs WLP007 : Cette souche est connue pour sa haute valeur d'atténuation, même sur des bières fortes en alcool et offre des résultats assez secs. Cette souche donne des résultats propres et très atténués, intéressante sur les styles houblonnés et maltés. Elle peut être un subtitut de la WLP001.
  • German Ale/Kolsch - White Labs WLP029 : Cette souche provient d'une brasserie de Cologne, elle convient pour les styles Kölsch et Altbier. Elle permet d'accentuer les saveurs de houblon et l'amertume et de donner un rendu propre et mettant en avant le grain, ressemblant aux lagers.

Résumé des étapes que je réalise pour la fermentation haute

  • J’ajoute parfois quelques nutriments pour levure dans le moût en fin d’ébullition.
  • Après refroidissement du moût à 20°C, bonne oxygénation puis ensemencement avec la dose de correcte de levure.
  • Fermentation primaire entre 20 et 22°C selon température de l’appartement pendant environ une semaine.
  • Je laisse le seau dans l’appartement pour la fermentation secondaire pendant encore 2 à 3 semaines, je ne réalise plus de transfert de cuve entre les deux étapes de fermentation.
  • Je descends le seau à la cave (entre 12 et 15°C) pour la dernière semaine en guise de garde à froid à défaut d’avoir les moyens techniques de réaliser un cold crash.
  • Transfert de cuve avant l’embouteillage, sucrage (4 à 5g/L maxi), embouteillage.
  • Refermentation en bouteilles à température ambiante (20-22°C) pendant 3 semaines. Refermenter à température élevée n'est plus un souci à cette étape et permet d'accélérer le processus.
  • Stockage des bouteilles à la cave (entre 10 et 15°C), le froid permet de mieux dissoudre le CO2 et offre une meilleure conservation de la bière.

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