Mieux comprendre l'efficacité de l'empâtage

Qu'est-ce que l'efficacité
Pour expliquer l'efficacité, commençons par un exemple : si on a 1kg de grain en empâtage et que 30% de la masse du grain est du sucre, on se retrouve avec un total de 300g de sucre dans la cuve d'empâtage. Cependant, tout ce sucre n'est pas transféré dans le moût, une partie reste dans le grain, sur les parois de la cuve... C'est ici que le taux d'efficacité entre en jeux. Le taux d'efficacité ou le taux d'extraction est le pourcentage de sucre contenu dans le grain qui est transféré au moût. Dans l'exemple précédant, avec une efficacité de 80%, cela veut dire que 0.80 x 300g = 240g de sucre se retrouve dans le moût. Si l'on a 5L de moût aux finales, cela donne 0.240kg / 5L = 0.048kg de sucre par litre de moût, donc une densité initiale de 1.048.

Avec l'exemple précédent, on remarque que l'efficacité est importante pour atteindre la densité finale visée et pour utiliser moins de grain pour réaliser une même bière. Le deuxième point est plus important au niveau des brasseries, car au niveau du brasseur maison, investir 200$ en équipement pour améliorer son efficacité de 5% et ainsi sauver 1$ de grain par brassin, ce n'est pas très économique.

L'efficacité d'un système varie d’un équipement à l'autre. Les valeurs raisonnables pour un système maison varient entre 60% et 85%. Un taux d'efficacité trop élevé n'est pas nécessairement bon, car il y a des risques d'extraire beaucoup de tanins du grain lorsqu'on essaie d'extraire le peu de sucre qui reste dans le grain.

Certains logiciels comme BeerSmith font une différence entre l'efficacité de l'empâtage et l'efficacité de la brasserie. L'efficacité de l'empâtage est calculée avec le pourcentage de sucre extrait immédiatement après l'empâtage, donc avec le moût dans la cuve d'ébullition et l'efficacité de la brasserie est calculée avec le moût dans le fermenteur. Le sucre perdu dans le fond de la cuve d'ébullition, dans les tuyaux, dans l'échangeur de chaleur... est donc pris en compte dans l'efficacité de la brasserie et indique la densité initiale du moût. Cette différence n'est pas faite dans le logiciel BeerTools et Promash.

Atteindre une densité initiale désirée
Un haut taux d'efficacité ne permet pas nécessairement d'atteindre la densité initiale d'un moût. Un brasseur avec une efficacité de 60% peut tout aussi bien arriver à la densité initiale désirée qu'un brasseur avec une efficacité de 90%. Il faut simplement que le brasseur ajuste sa quantité de grain en fonction de son efficacité.

La première chose à faire pour atteindre la densité finale désirée est de calculer l'efficacité du système. Pour y arriver, la manière la plus facile est d'utiliser un logiciel tels BeerSmith, BeerTools ou tout autre outil disponible en ligne, tableur Excel... Une fois que la liste des grains et le volume final du moût sont entrés dans le logiciel, il suffit de modifier le taux d'efficacité pour obtenir la densité finale obtenue. Il est à noter que la précision de mesure de la masse des grains, de la densité initiale du moût, mais surtout du volume du moût est importante pour obtenir le taux d'efficacité de la brasserie. Il est important de suivre le taux d'efficacité de vos brassins pour ainsi ajuster vos prochaines recettes et suivre l'amélioration de votre taux d'efficacité selon différentes méthodes.

Le taux d'efficacité dépend de beaucoup de facteurs et dépend de l'équipement, des méthodes utilisées, du brasseur, de l'humeur des dieux... Avec l'expérience, le taux d'efficacité devrait rester relativement stable d'un brassin à l'autre et permettre d'ajuster vos recettes pour facilement obtenir une densité initiale à ±0.002.

Il est important d'ajuster la quantité de grain des recettes selon votre taux d'efficacité. Si vous créez vos recettes, alors il suffit d'indiquer l'efficacité de votre système avant de créer la recette. Si vous utilisez une recette prise dans un livre ou sur internet, il est possible d'entrer la recette sur un logiciel avec le taux d'efficacité indiqué sur la recette et d'utiliser une option du logiciel permettant d'ajuster la quantité de grain pour vous. Pour BeerTools, cocher la case à côté de l'efficacité et entrer l'efficacité de votre système (voir figures ci-bas) et pour les utilisateurs de BeerSmith, c’est un peu similaire (voir liens ci-bas). Sinon, il y a la bonne vieille méthode manuelle, soit multiplier les quantités de grain de la recette par le facteur (efficacité de la recette / efficacité du système). Si le taux d'efficacité n'est pas indiqué dans la recette, il est possible de la déterminer avec un logiciel la même méthode indiquée précédemment pour trouver l'efficacité de sa brasserie.

Exemple pour ajuster une recette à 80% d'efficacité sur votre système à 60% d'efficacité :
ratio : 0.80/0.60  = 1.333
Maris Otter = 2.8kg x 1.333 = 3.73kg
Munich 10L : 1.7kg x 1.333 = 2.27
...



https://passionnesdelabiere.forumactif.org/t1056-comment-entrer-une-recette-dans-beersmith-et-faire-un-scale-recipe

L'efficacité pour un premier brassin
Pour un premier brassin, il est préférable de viser une efficacité de 50 - 60%. Comme il risque d'y avoir certaines erreurs qui vont se glisser dans le procédé et que les techniques ne sont pas bien maîtrisés, une efficacité plus basse est suggérée pour les premiers brassins. Si la densité initiale est trop élevée lors de l'ébullition, il est toujours possible d'ajouter de l'eau pour diluer le moût. Il est aussi fortement utile de garder de l'extrait de malt ou du dextrose sous la main au cas où la densité serait trop faible. Ceci est valable autant pour les débutants que pour les plus expérimentés.

Facteur influençant l'efficacité
Pratiquement tous les facteurs présents lors de l'empâtage à  un effet sur l'efficacité. La liste qui suit présente plusieurs facteurs avec une brève description. Il est considéré que tous les facteurs ont été fournis pour avoir un empâtage de qualité, que la conversion des sucres est adéquate et que les techniques abordés sont utilisés adéquatement. Le but de cet article n'est pas d'expliquer les techniques d'empâtage ou de rinçage, mais leur effet sur l'efficacité.

Rinçage en continu vs rinçage par étage (fly sparge vs batch sparge) : les deux techniques permettent d'obtenir un bon taux d'efficacité, à vous de trouvez celle qui vous convient le mieux. Si vous trouvez votre efficacité basse, tentez votre chance avec l'autre technique. Une règle du pouce : j'aurais tendance à dire qu'une cuve d'empâtage plus haute que large avec un faux fond ou un tuyau perforé couvrant bien la totalité du fond aurait avantage à utiliser le rinçage en continu et une cuve plus large que haute comme une glacière rectangulaire avec un drainage ordinaire, une technique de rinçage par étape est plus efficace.

Ratio eau d'empâtage vs eau de rinçage : plus il y a d'eau pour le rinçage, plus les grains sont rincés, plus on extrait de sucre. Un ratio d'empâtage entre 2.1 et 3.5 L/kg, selon le type de grain et de chauffage de votre équipement, est généralement suggéré. Le reste de l'eau va en rinçage.

Température de l'eau de rinçage : plus la température de l'eau de rinçage est élevée, plus c'est facile d'extraire les sucres. Cependant une température supérieure à 80°C dans le grain va extraire trop de tanin et n'est pas conseillée. Une température de l'eau de rinçage entre 80°C et 85°C est bien.

Mouture du grain : une mouture plus fine augmente l'efficacité, mais une mouture trop fine empêche de bien drainer le mout. Dans une telle situation, l'ajout d'écorce de riz peut aider à mieux filtrer et permet également une meilleure distribution de la chaleur. L'ajout d'écorce de riz est également suggéré lorsque vous utilisez du blé malté.

Palier d'inhibition des enzymes (Mash out) : Le palier d'inhibition des enzymes permet d'augmenter la température du grain et  ainsi de faciliter la solubilisation des sucres. Un palier d'inhibition des enzymes peut donc augmenter l'efficacité surtout si la température de l'eau de rinçage est basse.

Temps de rinçage (rinçage en continu) : Un rinçage trop rapide diminue l'efficacité. Un débit de 1L par minute est généralement conseillé.

Quantité d'étapes (rinçage par étape) : Faire plus d'étapes lors du rinçage augmente l'efficacité. Des rinçages de volume d’eau identique sont suggérés. Cependant, il faut s'assurer d'avoir assez d'eau pour submerger la totalité du grain. Certains logiciels ont des options qui permet de calculer la quantité d’eau nécessaire pour remplir la cuve à 90% avant le drainage du mout.

Matériel : Il est important de bien drainer le fond de la cuve d'empâtage. C'est pour cette raison qu'un faux fond est souvent utilisé. Une tresse en inox ou un tuyau perforé couvrant bien le fond de la cuve peut donner d'aussi bons résultats que le faux fond. Aussi, il est important de s’assurer que les instruments de mesure telle que le densimètre et votre thermomètre sont bien calibrés pour éviter de fausser vos résultats d’empâtage.

Brassin dans un sac (Brew in a bag) : Cette technique risque d'avoir des taux d'efficacités plus bas étant donné la difficulté à rincer le grain ou l'absence de l'étape de rinçage. Un rinçage par étape peut s'avérer efficace, mais demande plusieurs chaudrons. Il faut se demander si l'achat d'équipement nécessaire est justifiable comparé au gain d'efficacité.

Le brasseur, les dieux, les énergies positives... : Parfois, il est dur d'expliquer comment un brasseur obtient 85% d'efficacité et qu'un autre avec un système similaire et une méthode similaire obtient 75%. À vous de choisir votre croyance.

Recirculation : Il faut faire une bonne distinction entre la recirculation et le rinçage. Le principe de la recirculation consiste à soutirer du moût au fond de la cuve d'empâtage pour le remettre sur le dessus du lit de grain. Ceci permet de filtrer le moût des particules fines et ainsi éviter de transférer des grains et du mout turbide dans la cuve d’ébullition. Une fois la recirculation terminée, c'est le rinçage. Le but du rinçage est de sortir le sucre du moût. Une fois le moût sorti de la cuve d'empâtage, il ne devrait pas retourner dans celle-ci. Le but est de sortir le sucre du grain, si on retourne le moût dans le grain on y retourne aussi le sucre. J'ai vu cette erreur à quelques reprises et ça donnait des taux d'efficacité assez bas même si l'équipement était bon, et les techniques de rinçage étaient bien effectuées.

Augmenter son efficacité
Les premières choses à faire pour augmenter son efficacité sont de vérifier sa température de rinçage et le temps de rinçage. Ça ne demande pas d'équipement supplémentaire et ça règle bien des problèmes. Tout dépendant de la température d'empâtage, il peut être utile d'utiliser une eau de rinçage un peu plus chaude au début, surtout si la température finale de l'empâtage est basse. La température inférieure à 80°C lors de l'empâtage s'applique au grain et non à l'eau de rinçage. L'ajout d'eau à 85°C dans un empâtage à 65°C n'est pas dangereux pour l'extraction des tanins et va aider à augmenter la température du grain plus rapidement. Il est donc bon de prendre la température en surface du grain pour vérifier qu'elle ne dépasse pas les 80°C. Un palier d'inhibition des enzymes peut aussi s'avérer utile.

Pour ceux qui concassent leur gain, essayez une mouture légèrement plus fine la prochaine fois et regardez s'il y a un changement sur votre taux d'efficacité. Si vous achetez votre grain déjà moulu, le grain devrait être bien concassé, sinon changez de fournisseur ou achetez vous un moulin. Cependant, avant de vous équiper d'un moulin à grain, essayer de jouer avec les paramètres énumérés dans la section précédente avant de faire un achat inutile.
Changez de méthode de rinçage pour voir si ça a un impact. Assurez-vous de suivre les conseils de la section précédente en augmentant le temps de rinçage ou la quantité d'étapes ainsi que la quantité d'eau de rinçage.

Finalement, si toutes ces modifications n'ont rien apporté et que vous mettez en doute votre équipement, venez donc demander conseil au membre du forum avant d'acheter le nec plus ultra des faux fonds à 200$ ou moulin à grain plaqué or dans le seul but d'augmenter votre efficacité. Plusieurs personnes obtiennent de bons résultats avec un minimum d'équipement. Une bonne description de la méthode de rinçage avec beaucoup de détails sur votre procédé et sur votre équipement aide toujours les membres à cibler le problème.

Jagged

Wow vraiment un beau post ! Est-ce que la signature a la fin est vraie, est-ce qu'on doit ce post à Jagged ?

Juste une petite chose : es-tu sûr de ton premier calcul;
0.240kg / 5L = 0.048kg de sucre par litre de moût, donc une densité initiale de 1.048.

Ca me semble un peu simpliste. En fait 0.048kg/L c'est environ 5% de sucre = ~5 plato = ~1.020

Je veux juste m'assurer qu'on indique pas les nouveaux dans l'erreur !

Appart ça, good job !   

Effectivement, j'ai écrit ce post, mais comme je voulais en faire un post-it, j'ai passé par SciYan. D’ailleurs, merci à SciYan d'avoir relu le texte et apporter quelques petites modifications. Deux têtes en valent mieux qu'une. Et parfois, une 3e n'est pas de trop...

Effectivement, le mot sucre n'était pas vraiment le terme approprié. En reprenant l'exemple de l'article, disons que dans 1kg de grain, on a un potentiel de 30% qui peut être extrait dans le moût ce qui donne un potentiel de 300g de matière (sucre, amidon, protéine...). Au final, 80% de ce 300g de matière provenant du grain se retrouvent dans les 5L de moût, ce qui donne 0.048kg/L, donc une densité finale de 1.048. J'ai fait une petite erreur en disant que 300g de matière est constitué exclusivement de sucre.

Je voulais simplifier un peu les choses. L'exemple est surtout pour imager ce que représente l'efficacité. Si vous désirez plus d'information sur le calcul de la densité à partir du grain, Designing Great Beers explique en 6 pages ce que j'ai résumé en 6 lignes.

Cool, vraiment bien fait Jagged, felicitation !! Vraiment pas d'offence avec la petite erreur, j'était juste sidéré de la simplicité avec laquelle 48g devenait 1.048... Je me disais qu'il y avait un petit shortcut quelque part

Beau travail. 

Très interessant, merci !

1 L / min en rinçage ce n'est pas un peu rapide ? Il me semble avoir lu 1-2 tasses / min ! Remarquez que ça ne me ferait pas de peine d'accélérer cette étape.