Après la fermentation et la maturation, la filtration de la bière constitue l'une des étapes les plus importantes avant la gazéification et le conditionnement. Le choix d'un système de filtration adapté a une incidence sur clarté de la bière, stabilité de la saveur, pertes de produit, coûts d'exploitation, besoins en main-d'œuvre et impact environnemental.
Pour une petite brasserie artisanale, un système simple et flexible peut s'avérer plus adapté. Une brasserie de taille moyenne peut tirer parti d'un système automatisé de filtration sur membrane, tandis qu'une grande brasserie industrielle a généralement besoin d'un système de filtration en continu hautement automatisé, intégrant des étapes de centrifugation, de stabilisation, de gazéification et de conditionnement. Cet article présente les principales technologies de filtration de la bière et fournit des recommandations pratiques pour les brasseries de petite, moyenne et grande taille.
1. Pourquoi filtrer la bière après la fermentation ?
Après la fermentation, la bière contient généralement des cellules de levure, des particules de houblon, des complexes protéiques-polyphénoliques, des matières en suspension, des substances responsables de la turbidité, ainsi que d’autres particules fines. L’objectif de la filtration ne se limite pas à rendre la bière limpide. Un processus de filtration bien conçu peut permettre d’obtenir :
- Aspect clair et stable de la bière
- Une qualité constante des produits
- Teneur réduite en levures et en particules
- Une meilleure stabilité microbiologique lorsqu'elle est associée à un traitement en aval adapté
- Amélioration des performances d'emballage
- Une durée de conservation plus longue
La clarification de la bière peut être réalisée par centrifugation, filtration ou une combinaison de ces techniques. Un procédé type peut se présenter comme suit : Fermentation → Affinage à froid → Séparation des levures → Filtration → Stabilisation → Carbonatation → Conditionnement Cependant, toutes les brasseries n'ont pas nécessairement besoin de toutes ces étapes.
2. Principales technologies de filtration de la bière
Les technologies les plus courantes peuvent être classées en plusieurs catégories. La filtration traditionnelle de la bière utilise kieselguhr / Filtration à la terre de diatomées (DE) comme adjuvant de filtration. La bière traverse un gâteau de filtration formé de kieselguhr, qui retient la levure et les particules fines.
Les avantages : Technologie éprouvée et arrivée à maturité, grande capacité de filtration, bonnes performances de clarification, adaptée à la production traditionnelle de bière blonde, principe de filtration relativement simple.
Les inconvénients : Consommation continue d'adjuvant de filtration, production de déchets solides, nécessité de manipuler et d'éliminer la kieselguhr usagée, risques de pertes de bière pendant la filtration et le nettoyage, interventions manuelles plus nombreuses par rapport aux systèmes à membrane modernes
Ces enjeux opérationnels et liés à la gestion des déchets comptent parmi les raisons pour lesquelles les brasseries s'intéressent de plus en plus à la filtration membranaire à flux transversal.
3. Filtration membranaire à flux transversal
La filtration à flux transversal est devenue une alternative importante à la filtration traditionnelle à la diatomite. Au lieu de faire passer toute la bière directement à travers un gâteau de filtration, la bière s'écoule parallèle à la surface de la membrane. La membrane retient les levures et autres particules, tandis que la bière clarifiée passe à travers.
L'un des principaux avantages réside dans le fait que la filtration tangentielle ne nécessite pas de gâteau de filtration jetable. Les systèmes modernes peuvent donc fonctionner sans kieselguhr et peuvent être automatisés et nettoyés par CIP. Parmi les membranes couramment utilisées dans le secteur brassicole, on trouve notamment les membranes à fibres creuses polymères et d'autres configurations de membranes. Les membranes de microfiltration peuvent être spécialement conçues pour éliminer les levures et la turbidité de la bière.
Principaux avantages
- Sans kieselguhr
- Déchets de filtration moins solides
- Haut niveau d'automatisation
- Intervention réduite de l'opérateur
- Performances de filtration constantes
- Bon potentiel de valorisation du produit
- Compatible CIP
- Convient aux brasseries de différentes tailles
Inconvénients potentiels
- Investissement initial plus élevé
- Le nettoyage et l'entretien des membranes sont importants
- Les performances de la membrane dépendent fortement de la charge en matières solides
- Une clarification en amont adéquate peut améliorer considérablement les performances
Par exemple, certains systèmes à membranes utilisés dans les brasseries artisanales recourent à la centrifugation avant la filtration tangentielle afin de réduire la charge en levures et en matières solides sur les membranes.
4. Filtration par cartouche, par bougie et filtration stérile finale
Les filtres utilisés après la fermentation n'ont pas tous la même fonction. Par exemple, une brasserie peut utiliser : Décantation primaire → Filtration fine → Filtration finale sur membrane La filtration finale peut être conçue pour réduire la présence de micro-organismes résiduels ou de particules fines avant le conditionnement, en fonction du produit et de la stratégie de durée de conservation. Cela revêt une importance particulière lors de la fabrication de bière nécessitant un haut niveau de stabilité microbiologique sans recourir uniquement à la pasteurisation. Par conséquent, le système de filtration doit être conçu en fonction des cahier des charges définitif de la bière, et pas seulement la clarté visuelle recherchée.
5. Quelle est la meilleure option pour une petite brasserie ?
Pour une petite brasserie artisanale, les facteurs clés sont généralement les suivants : faible investissement, flexibilité de production, petits lots, simplicité d’exploitation, faibles pertes de bière, main-d’œuvre limitée, facilité de nettoyage, capacité à produire différents styles de bière.
Option A — Filtration par cartouche / plaque
Pour les très petites brasseries, en particulier celles qui produisent de la bière à la pression, de la bière artisanale fraîche, en petites quantités, ou des bières de spécialité non filtrées, un système de filtration simple peut s'avérer suffisant. Un système de clarification à plaques et cadres ou à cartouches peut s'avérer pratique lorsque le débit de filtration est relativement faible. Cependant, la brasserie doit comprendre qu'un simple filtre peut ne pas offrir le même niveau d'automatisation ou de régularité qu'un système à membranes industriel.
Option B — Filtration à flux transversal compacte
Pour une petite brasserie qui souhaite produire une bière d'une clarté constante et réduire sa consommation d'adjuvants de filtration, La filtration membranaire à flux transversal compacte suscite un intérêt croissant. Il existe des systèmes commerciaux spécialement destinés aux brasseries artisanales. Par exemple, Pentair propose actuellement un système compact à membrane pour la bière, conçu pour les brasseries artisanales, au prix d'environ 30 à 80 hL/h, tandis qu'une autre configuration compacte est proposée pour environ 80 à 170 hL/h.
Configuration recommandée
Pour une petite brasserie en pleine expansion : Fermenteur → Cuve de bière froide → Centrifugeuse / Séparation des levures → Filtre compact à flux transversal → Cuve de bière claire → Carbonatation → Soutirage Cette configuration offre un bon équilibre entre automatisation et flexibilité.
Conseil pratique de TIANTAI
Pour une petite brasserie, je recommanderais généralement : Bière artisanale fraîche / Brasserie spécialisée dans la bière à la pression→ Filtration simple par clarification ou par cartouche
Bière blonde en bouteille ou en canette → Filtration membranaire compacte
Brasserie haut de gamme imposant de faibles pertes de bière → Centrifugeuse + filtration à flux transversal compacte
6. Quel est le meilleur choix pour une brasserie de taille moyenne ?
Pour une brasserie de taille moyenne, la donne économique change. À cette échelle, la filtration ne se résume plus à l'achat d'un simple filtre. La brasserie doit prendre en compte la capacité de filtration, la production quotidienne, le nombre de cuves de fermentation, la vitesse de conditionnement, le rendement en bière, l'automatisation, le nettoyage en place (CIP), le coût de la main-d'œuvre, la consommation de médias filtrants, le traitement des déchets et les projets d'extension futurs.
Technologie recommandée : filtration membranaire à flux transversal automatisée
Pour de nombreuses brasseries de taille moyenne, La filtration membranaire à flux transversal est une solution idéale. Il existe des systèmes commerciaux de filtration à flux croisé destinés aux brasseries de petite et moyenne taille, dont voici quelques exemples : 15 à 75 hL/h.
Un système type peut être : Cuve de fermentation → Centrifugeuse → Filtre à membrane à flux transversal → Stabilisation → Cuve de bière claire → Carbonatation → Remplisseuse
La centrifugeuse s'avère particulièrement utile lorsque la bière contient une quantité importante de levures, de résidus de houblon ou d'autres matières solides, car elle réduit la charge en matières solides entrant dans le système à membranes.
Pourquoi cette configuration est judicieuse
Par rapport à la filtration DE traditionnelle, la filtration à flux transversal permet d’éliminer la consommation d’adjuvants de filtration et de réduire les déchets solides. Elle peut également être intégrée à une ligne de production automatisée. Pour une brasserie de taille moyenne produisant plusieurs types de bières, cette flexibilité peut s’avérer particulièrement précieuse.
7. Quel est le meilleur choix pour une grande brasserie ?
Les grandes brasseries ont des exigences totalement différentes. Le système de filtration peut devoir traiter des centaines d'hectolitres par heure, assurer une production en continu, prendre en charge plusieurs marques de bière, gérer plusieurs lots de fermentation, intégrer un système CIP automatisé, des cycles de filtration automatisés, minimiser les pertes de produit, garantir une stabilité microbiologique élevée et s'intégrer au processus de conditionnement. À ce niveau, le système de filtration doit être considéré comme faisant partie intégrante de la système complet de fabrication de bière, plutôt que comme un filtre indépendant.
Configuration recommandée
Un système typique à grande capacité peut comprendre : Fermentation→ Séparation des levures / Centrifugation → Filtration membranaire à flux transversal → PVPP / Stabilisation si nécessaire → Filtration finale → Carbonatation → Cuve à bière claire → Pasteurisation ou filtration stérile si nécessaire → Remplissage et conditionnement à grande vitesse
Il existe aujourd'hui des systèmes à membranes commerciaux adaptés aux brasseries de bien plus grande taille ; par exemple, Pentair propose des systèmes dont la capacité s'étend d'environ 200 à 900 hL/h pour les grandes brasseries.
8. Brasseries petites, moyennes et grandes
| Échelle des brasseries | Filtration recommandée | Exemple d'application | Automatisation |
|---|---|---|---|
| Petite brasserie artisanale | Cartouche / Plaque / Échangeur à flux transversal compact | Bières fraîches et de spécialité | Faible à moyen |
| Développement d'une petite brasserie | Crossflow compact | Bière en bouteille ou en canette transparente | Moyen à élevé |
| Brasserie de taille moyenne | Système automatisé de filtration tangentielle + centrifugeuse | Bière conditionnée vendue dans le commerce | Haut |
| Grande brasserie | Flux transversal haute capacité + centrifugeuse + stabilisation | Bière commerciale produite à grande échelle | Très élevé |
| Très grande brasserie | Ligne de filtration automatisée intégrée | Production en continu à grande vitesse | Très élevé |
Important : La taille de la brasserie ne doit pas être le seul critère déterminant pour le choix du filtre. Le débit de production, le type de bière, la concentration en levures, la clarté souhaitée, le format de conditionnement, la durée de conservation visée et le calendrier d'exploitation sont tout aussi importants.
9. Qu'en est-il de la filtration DE ?
La filtration DE ne doit pas être considérée comme “ obsolète ”. Elle reste une option qui a fait ses preuves sur le plan technique et peut encore s'avérer pertinente dans les cas suivants :
- L'investissement initial doit être réduit au minimum
- La brasserie dispose déjà d'une installation de filtration par diatomées.
- Une grande capacité de filtration est requise
- La manipulation et l'élimination des adjuvants de filtration sont autorisées
- La brasserie dispose d'opérateurs expérimentés dans le domaine de la filtration
Cependant, une nouvelle brasserie devrait comparer les coût total de possession, plutôt que de se limiter au seul prix d'achat. Le calcul doit inclure : Filtre + pompes + adjuvants de filtration + main-d'œuvre + pertes de bière + nettoyage + eaux usées + élimination des déchets solides + entretien C'est là que la filtration sur membrane peut s'avérer économiquement intéressante, malgré un investissement initial plus élevé.
10. Filtration tangentielle vs. filtration sur média filtrant : une comparaison pratique
| Facteur | Kieselguhr / Allemagne | Membrane à flux transversal |
|---|---|---|
| Investissement initial | Plus bas | Plus élevé |
| Aide à la filtration | Obligatoire | Non obligatoire |
| Déchets solides | Haut | Très faible |
| Automatisation | Moyen | Haut |
| Implication des opérateurs | Plus élevé | Plus bas |
| Perte de bière | Cela peut être important | Généralement faible |
| CIP | Oui | Oui |
| Flexibilité | Bon | Très bien |
| Impact environnemental | Plus élevé | Plus bas |
| Coût d'exploitation à long terme | Cela dépend de l'échelle | Intéressant s'il est utilisé à bon escient |
| Petite brasserie | Possible | De plus en plus attrayant |
| Brasserie de taille moyenne | Possible | Très adapté |
| Grande brasserie | Fondée | Très adapté |
Les systèmes à flux transversal sont spécialement conçus pour assurer une filtration en continu ou par lots sans formation de gâteau de filtration classique, tandis que les systèmes automatisés permettent de contrôler les cycles de filtration et de nettoyage.
11. Un point important : ne filtrez pas trop la bière artisanale
Une filtration plus poussée permet ne signifie pas forcément une meilleure bière. Certains styles de bières artisanales conservent délibérément :
- Levure
- Protéines
- Composés issus du houblon
- Brume naturelle
- Composants aromatiques
Par exemple, certaines bières de blé, certaines IPA « hazy » et certaines bières de spécialité peuvent être conditionnées intentionnellement sans filtration « bright ». Par conséquent, la première question à se poser devrait toujours être : Quel type de bière produisez-vous et quelles sont les caractéristiques finales recherchées pour cette bière ? Le système de filtration doit alors être choisi en conséquence.
12. Les conseils de TIANTAI pour choisir un filtre à bière
Dans le cadre d'un projet de création d'une brasserie, TIANTAI recommande d'évaluer les paramètres suivants avant de choisir le système de filtration :
① Production annuelle de bière
Par exemple :
- 500 000 litres par an
- 2 millions de litres par an
- 10 millions de litres par an
- 50 millions de litres par an
② Capacité de filtration maximale
Ne choisissez pas la taille du filtre en fonction uniquement de la production annuelle.
Par exemple : si une brasserie doit filtrer 20 000 litres en un seul lot, la question essentielle est de savoir dans quel délai ce lot doit être acheminé vers la chaîne de conditionnement.
③ Type de bière
Les différents styles de bière ont des exigences très différentes en matière de filtration.
④ Turbidité souhaitée
Par exemple :
- Naturel/trouble
- Légèrement lumineux
- D'une luminosité éclatante
- Très clair
⑤ Emballage
La production de bouteilles, de canettes et de fûts peut être soumise à des exigences différentes.
⑥ Durée de conservation
Une bière destinée à être consommée sur place à la pression répond à des exigences très différentes de celles d'une bière distribuée à l'international.
⑦ Pasteurisation
En cas de pasteurisation en tunnel ou de pasteurisation flash, la stratégie de filtration peut différer de celle appliquée à un produit de la chaîne du froid.
⑧ Niveau d'automatisation
Pour une brasserie qui souhaite passer à un fonctionnement sans surveillance ou semi-automatique, la filtration membranaire automatisée devient particulièrement intéressante.
13. Notre recommandation pratique
Il n'existe pas de technologie de filtration unique qui convienne à toutes les brasseries.
Petite brasserie
Recommandé : filtration simple ou filtration compacte par membrane à flux transversal. Optez pour la filtration à flux transversal lorsque la brasserie souhaite obtenir une bière conditionnée limpide, réduire les pertes de bière et les déchets, et bénéficier d’un niveau d’automatisation plus élevé.
Brasserie de taille moyenne
Recommandé : centrifugeuse + filtration membranaire à flux transversal automatisée. Cette combinaison permet de réduire considérablement la charge en solides et d'assurer un processus de filtration stable et automatisé.
Grande brasserie
Recommandé : centrifugeuse + filtration membranaire à flux transversal haute capacité + stabilisation + filtration finale. Le système doit être entièrement intégré aux systèmes CIP, de carbonatation, de stockage de la bière claire et de conditionnement de la brasserie.
L'évolution de la filtration de la bière s'éloigne des systèmes traditionnels basés sur des adjuvants de filtration pour s'orienter vers filtration membranaire automatisée, notamment la technologie à flux transversal. Toutefois, le choix approprié dépend de la taille de la brasserie, du type de bière, du degré de clarté requis, du calendrier de production, des exigences en matière de conditionnement et de la stratégie d'investissement. Pour une petite brasserie artisanale, la simplicité et la flexibilité sont généralement les priorités. Pour un brasserie de taille moyenne, l'automatisation, la récupération de la bière et les coûts d'exploitation prennent de plus en plus d'importance. Pour un grande brasserie industrielle, la filtration doit être conçue comme un processus intégré, à grande capacité et hautement automatisé.
Le meilleur système de filtration de la bière n'est pas nécessairement le plus sophistiqué : c'est celui qui correspond au produit, à la capacité de production et au modèle économique de la brasserie.
Dans le cadre d'un projet de nouvelle brasserie, TIANTAI peut concevoir la partie filtration en fonction de capacité de production de bière, volume des cuves de fermentation, type de bière, clarté requise, temps de filtration, capacité de conditionnement et niveau d'automatisation souhaité, plutôt que de choisir un filtre en se basant uniquement sur le débit nominal.
Daisy E-mail : [email protected]
