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UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. nnn INT

UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. nnn INTRODUCTION : Parmi les différents procédés utilisés en brasserie, la filtration est d’une grande importance parce qu’elle permet d’obtenir une bière claire et de bonne présentation pour le consommateur. Les applications de la filtration en brasserie sont nombreuses, elles varient en fonction du type de bière et de l’étape d’élaboration concernée : séparation du moût et de la drêche, de la bière jeune, des levures de fonds de tank et de la bière de fin de garde. L’étape la plus étudiée et la plus importante en brasserie est l’opération suivant la garde et précédant le conditionnement. La filtration détermine la qualité de la bière finie. Elle a été mise en œuvre après 1878 par L.A. Enzinger en Allemagne. elle filtration doit répondre à plusieurs objectifs : rendre la bière claire et brillante (absence de trouble permanent), stabiliser le produit (conservation des caractéristiques SOMMAIRE PARTIE PRATIQUE UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. organoleptiques) et stériliser la bière (élimination des levures et micro- organismes). 1. Le but de filtration La filtration est l'opération qui est nécessaire pour éliminer la levure et les particules colloïdales et pour donner à la bière la limpidité et la brillance recherchées. En général, la bière n'est pas absolument débarrassée de toutes les cellules de levure. La filtration n'est pas obligatoire mais elle est rendue nécessaire par les exigences des consommateurs qui veulent une bière claire et limpide et qui accordent une très grande importance à la couleur de la bière. Cependant, nombreux sont les brasseurs qui estiment que la bière non filtrée est bien meilleure. 2. Techniques de filtrations : Filtre à masse : Ce type de filtre construit par Enzinger en 1892, c’est filtre de la bière sur gâteau formé de cellulose et parfois d’une quantité variable UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. d’amiante. Ces gâteau de masse sont soigneusement placés entre les coquilles de filtre à masse.la bière non filtré passe à travers un seul gâteau qui a un diamètre de 50 à 55 cm et une épaisseur de 5 à 6 cm .cette opération est répétés deux a trois fois. Apres chaque filtration les gâteaux sont lavés dans un récipient cylindrique (lave-masse).après ce nettoyage la masse récupérée est pressée dans une presse à gâteau de masse. Le débit de filtration se situe vers 6 à 10 hl de bière par m2/h de filtration simple, ou 4 à 6 hl/m2/h en double filtration avec des cycles de 10 à 12 heures. Le filtre a masse est lourd en manipulation et nécessite beaucoup d’eau pour le lavage de la masse, c’est la raison pour laquelle ce type de filtre à été abandonné en faveur du filtre à kieselguhr. Filtre à kieselguhr : Les premiers filtres à kieselguhr sur tamis métalliques ont été utilisés aux U.S.A. entre les deux guerres mondiales uniquement pour la préfiltration.le succès du filtre à kieselguhr a commencé avec les filtres à plaques. UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. Filtres à plaques : La généralisation de la filtration sur kieselguhr a été rapide dans les années 1950.un filtre à plaques type EK a été adapté par moll 1949,utilisant des toiles en coton, nylon puis des plaques filtrodur de filtrox.a l’aide d’un œuf à levure, puis par un dosseur. Les filtres à plaques à kieselguhr sont des systèmes très fiables qui donnent encore satisfaction actuellement.il existe des filtres de 20.20 cm jusqu’à 140.140 cm avec des surface filtrantes allant jusqu’à 300 m2 pour un débit de 4-3 hl/m2/h. les cycles de filtration dépendent de la composition de la bière, en particulier de sa filtrabilité et du bon maniement du filtre. Ainsi il est important d’effectuer un pré couche suffisante de 700 à 1000 g/m2de kieselguhr grossier. T oute économie dans cette phase réduit le cycle de filtration. Un deuxième alluvionnage peut être effectué dans certains cas avec un kieselguhr plus fin. Le nourrissage pendant la filtration a lieu avec un kieselguhr ou un kieselguhr ou un mélange de kieselguhr optimisé en fonction de la composition de la bière et de l’installation. Une illustration du filtre à plaque à kieselguhr est montrée dans la figure suivant : Filtre à plaque à kieselguhr : UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. Ce type de filtre, qui est très fiable sur le plan industriel, nécessite toutefois une main d’œuvre non négligeable pour le nettoyage du filtre en fin de cycle. Une filtration double de kieselguhr permet d’atteindre sur filtre des débits de 15 hl/m2/h.kessler 1989 a décrit de nouvelles plaques de filtration avec microfiches permadur. A BRANOMA la filtration est réalisée par un filtre à Kieselghur . La filtration s'effectue par tamisage ou par adsorption. la bière passe à travers la plaque filtrante, les particules sont arrêtées à la surface et obstruent graduellement les pores, L’épaisseur du gâteau filtrant recommandé est de 1.5 à 3 cm. Avant le pompage de la bière vers le filtre, on ajoute le PVPP (Polyvinylpyrrolidone) qui possède une structure voisine de celle des protéines et s’associe spécifiquement aux Polyphénols pour éviter l’apparition du trouble froid causé par le complexe protéine- phénols. Pour que le filtre soit prêt à filtrer, on doit préparer un gâteau qui va servir comme toile filtrante, pour cela on fait passer une solution contenant la poudre de diatomée dans le filtre, ce qui donne un gâteau imperméable aux particules dont le diamètre est supérieur à 0.1m. Après la filtration, la saturation avec CO2 se fait au moyen d’appareils appelés saturateurs (sous forme d’un long serpentin) juste à la sortie du filtre, elle peut se faire par : - Injection de CO2 dans la bière après filtration. - Saturation au soutireuse. 3. Les facteurs qui influencent la filtration : UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. Le facteur limitant la filtration de la bière est le colmatage des plaques, La taille des particules de la bière fine de maturation se situe entre 0,1 µm et quelques µm parfois au-dessus. Les facteurs qui influencent la filtration sont : La taille des particules La diffusivité La charge ionique La solubilité La densité Ces composés sont reconnus comme étant impliqués dans le colmatage membranaire mais la nature du colmatage dû à chacun de ces composés pris séparément (synergie probable) est encore largement méconnue. Globalement, les mécanismes d’encrassement en lien avec ces composés se traduisent par la formation d’une couche de gel, d’un gâteau de particules, d’un blocage interne des pores et par une adsorption à la surface des pores et de la membrane. Un certain nombre de travaux présentent une étude approfondie de ces mécanismes et leur identification. UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. Couche de gel : La formation d’une couche de polarisation donnant naissance à une couche de gel à la surface de la membrane a été rapportée. Le mécanisme explicatif de formation s’appuie sur la rétention de macromolécules à la surface de la membrane. Cette rétention donne naissance à une couche concentrée non perméable qui va agir comme une seconde peau sélective dynamique. Ces observations ont principalement été faites avec des membranes ayant un faible diamètre moyen de pore (généralement 0,2 µm), qui implique par conséquent une rétention maximum des composés et ainsi, des mécanismes de colmatage proches de ceux observés en ultrafiltration. Parmi les composés constituant ce gel, on retrouve ceux susceptibles UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. de former des complexes précipitants : hydrates de carbone, protéines, β-glucanes. Gâteau de particules : La résistance due au dépôt d’un gâteau de levures à la surface de la membrane est un des encrassements les plus importants en filtration de bière de garde. La formation de ce dépôt semble directement liée aux conditions hydrodynamiques et est souvent expliquée par un équilibre mécanique à l’interface solution-membrane . Les études réalisées sur des suspensions de levures confirment les observations faites sur la bière de garde. Blocage interne des pores : La présence d’un blocage interne des pores est en premier lieu une conséquence de la structure des membranes par rapport au produit filtré. La bière présente une distribution de tailles de particules très large (tailles inférieures à 0,05 µm jusqu’à quelques micromètres). Les membranes microporeuses sont sujettes à ce type de colmatage du fait d’une structure favorisant le blocage des particules en surface ou à l’intérieur de la peau sélective. UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Supérieure de T echnologie. Dépôt - adsorption sur le matériau membranaire : Le constat que les phénomènes d’adsorption dans les procédés de filtration sont responsables d’un colmatage important des membranes a été rapporté dans de nombreux travaux. Les membranes céramiques étant de nature absorptive, elles conduisent à des mécanismes d’adsorption multiples avec les nombreux constituants de la bière (impliquant des composés tels que les protéines, les hydrates de carbone et les Polyphénols). L’adsorption est souvent citée comme étant la cause de la chute rapide de la densité de flux uploads/s3/ rapport-de-stage-branoma-fes.pdf