un exemple de biotechnologie : la fabrication du cidre
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Un exemple de biotechnologie :
la fabrication du cidre
Récolte et stockage des pommes
Les pommes sont récoltées entre le 15 septembre et le 30 novembre. Seules les pommes de maturité parfaite sont récoltées. Plus de 1000 variétés de pommes à cidre existent : douces, amères, douces-amères et acidulées.Un bon cidre est issu d’un savant assemblage de plusieurs variétés.
Le triage
Cette étape permet d’éliminer les pommes moisies qui : donnent un cidre faible en alcool, donnent un mauvais goût au cidre, empêchent une bonne défécation (séparation des pulpes, peau…) du cidre.
Lavage, Rinçage
Cette opération est nécessaire car les pommes ramassées ne sont pas propres : elles peuvent être souillées de terre, de feuilles ou de brindilles. Broyer les pommes dans cet état risquerait d’entraîner l’introduction dans le jus sortant du pressoir de nombreuses impuretés et de ferments (microorganismes) responsables de maladie ce qui altérerait le cidre.
Rapage, découpage ou broyage
Cette étape a pour but de diviser la pomme en un certain nombre de morceaux sans pour autant effectuer une bouillie ou une purée. On obtient le marc de pomme à partir duquel on extrait le jus de la pomme (moût) par pressage.
Méthode semi-industrielle
Méthode traditionnelle
dans un grugeoir
Méthode industrielleÉlévateur à vis, lavage, broyeur tout en inox (6
tonnes de pommes /heure
Cette opération consiste à presser le marc de pommes afin d’extraire tout le jus de la pulpe. Le marc de pomme pressé forme le moût.
Le rendement de la pulpe en jus oscille de 60% (traditionnel) à 90% (industriel) selon les pressoirs et les techniques de pressage.
Pressage
Méthode semi-industrielle
(pressoir hydraulique)
Méthode traditionnelle
(pressoir à vis)
Méthode industrielle (pressoir pneumatique
tout inox)
Pressage artisanal avec le pressoir traditionnel à vis (rendement de 60%)
Le pressoir peut contenir 400kg de pommes broyées : elles sont disposées en plusieurs couches dans le pressoir , chaque couche étant séparée par des demi-cercles en bois . De la paille peut être utilisée pour le montage du marc : elle facilite le drainage du jus mais oblige au recoupage du marc. La paille peut contenir des résidus de pesticide ou des bactéries responsables des défauts du cidre. Lorsque le pressoir est rempli, on serre la vis et le jus s'échappe alors par les parois qui sont ajourées .Une grande bassine recueille le jus par dessous. Régulièrement, ces bassines sont vidées dans les tonneaux. Lorsque tout le jus est tiré on desserre la vis puis on retire les couvercles en vidant le pressoir des déchets de pommes qui serviront de nourriture aux vaches.
On utilise des claies et des toiles à la place de la paille : une fois le marc étalé, les toiles sont repliées pour l’emprisonner. Sur la toile est déposée une claie, puis sur la claie une nouvelle toile remplie de pommes… Les couches ainsi superposées sont comprimées à une pression de 300 tonnes par mètre carré. Ceci permet d’augmenter le rendement et évite le recoupage du marc. A chaque pressée on utilise la valeur d’une tonne et demie de pommes. Le rythme est d’une pressée à l’heure. Les toiles doivent toutefois être lavées régulièrement pour ne pas altérer le goût du cidre.
Pressage semi-industriel avec les pressoirs hydrauliques(rendement de 90%)
C’est une étape d’épuration naturelle du moût avant la fermentation car quelques jours après le pressage (3 à 6 jours), un dépôt naturel contenant des extraits de pulpe, de peau, de pectine et de fibres de cellulose remonte naturellement à la surface et forme un « chapeau brun » à la surface du fût, signe d’une bonne défécation et donc d’un bon cidre. Des lies (dépôts) se décantent au fond. C'est la clarification pré-fermentaire .
la défécation
Cette étape consiste à soutirer le liquide situé en dessous du « chapeau brun », ce qui permet de réaliser une première clarification du moût. Le jus clarifié est transvasé avec une pompe à débit lent à l’abri de l’air dans un fût. Un bon soutirage permet d’obtenir un cidre clair. Tout le jus se retrouve dans les tonneaux (artisanal) ou des cuves (industriel) pour la fermentation et sa transformation en cidre .Les tonneaux ou cuves doivent rester pleins car le cidre doit être le moins possible en contact avec l'air, c’est à dire l’oxygène sans quoi le moût est oxydé au lieu d’être fermenté.Le moût déféqué, soutiré et bien clarifié va subir maintenant la fermentation alcoolique en anaérobiose.
Le soutirage
Le sucre (glucose) du moût de pomme est transformé lors de la fermentation en alcool (éthanol) et en gaz carbonique (dioxyde de carbone) par les enzymes des ferments (levures) :
Glucose 2 éthanol + 2 dioxyde de carbone + énergie
Pour assurer son existence et sa reproduction la levure doit trouver non seulement une source de carbone et d’énergie (glucose) mais également des matières minérales et azotées.
La fermentation alcoolique
La fermentation est surveillée à l'aide d'un densimètre qui mesure le taux de glucose dans le moût (plus il contient de sucres, plus il est dense) et à l’aide d’un pèse alcool qui mesure le taux d’éthanol.
Il y a également production de différentes flaveurs (production d’esters).
Marc de pomme Moût de pomme
Glucose C6H12O6
pressageRapage
2 Dioxyde de carbone
CO2
2 ÉthanolC2H60
+
Fermentation alcoolique effectuée par les levures
Levures
Pomme
Traditionnellement, la production du cidre est effectuée sans ajout de levures. La fermentation du moût est réalisée par une flore composée de levures naturellement présente dans les pommes. La population moyenne de cette flore est de l'ordre de 5.10⁴ cellules/g de pomme. Cette flore présente une grande variété d’espèces de levures :
•espèces majoritaires :Candida pulcherrima (Metschnikowia pulcherrima)autres espèces tels que Pichia, Torulopsis…
•espèce minoritaireSaccharomyces uvarum qui joue un rôle majeur dans la production du cidre : lorsque le niveau d’éthanol atteint 2 à 4°, les premières levures meurent et sont remplacées par Saccharomyces uvarum. Cette souche termine la fermentation jusqu'à consommer la majorité des sucres présents dans le moût, tout en produisant les arômes principaux du cidre.
Le développement des levures et la production d’alcool sont responsables de la disparition de la flore bactérienne présente au départ dans le moût.
Plus la fermentation sera lente, plus le développement des arômes sera favorisé.
Pour une fermentation correcte la température doit être constante (12°C) . Au bout de 40 jours environ la transformation se stabilise.Il faut utiliser une bonde à liquide aseptique qui permet le dégagement du dioxyde de carbone issu de la fermentation tout en isolant le cidre du contact de l’air.
Dans une expérimentation, il est possible de piéger le CO2 produit dans le conduit de dégagement avec de la chaux : une pesée de la chaux en début puis une en fin de fermentation permettent ainsi de montrer cette production.
Plus la fermentation est avancée, plus le taux d‘éthanol augmente et le taux de glucose diminue.
Mesure équivalente au densimètre
1064
1055
1047
1038
1029
1020
1010
Exploitation : à 30 jours, la quantité de sucre qu’il reste dans le moût à cet instant de la fermentation est de 66 g.L-1 ce qui correspond à une valeur au densimètre de 1032 ; la quantité d’alcool mesurée est de 4,3°.
Densitédu moût
Sucre totalen g.L-1
Alcool en degré
1000100510101015102010251030103510401045105010551060106510701075
1.39
2030
40.551
61.572.583.595
107.5119.5131
141.5152162
00.41.11.72.32.953.554.24.95.66.357.057.758.35
99.6
Si on connaît la quantité de sucres présents dans le moût au début de la fermentation, on peut déterminer la quantité d'alcool qui se formera lors de la fermentation.
TABLE DENSIMETRIQUE DU SYNDICAT NATIONAL DES
CIDRIERSTempérature lors de la graduation :
15°C
taux de sucre résiduelen g de
sucres / 100mL de cidre
Mesure au densimètre
Mesure au pèse alcool ou
alcool-mètre
Appellation du cidre
1064 0°
1060 0,5°
> 3,5 1038 3,5° Cidre doux
> 2,8 1031 4,5° Cidre demi-sec
< 2,8 1023 5,5° Cidre brut
Une fermentation plus ou moins longue donnera lieu a un cidre plus ou moins alcoolisé.
L’embouteillage
Le cidre est mis en bouteille dès lors que le stade de fermentation souhaité est atteint.
Sitographie :
http://pagesperso-orange.fr/cidrerie.colpo/le_pressage.htmhttp://www.valleedelaseiche.fr/3.htmlhttp://fraucour.club.fr/index.htmhttp://cidre.rene.lesur.club.fr/qn_fabrication-cidre.htmlhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Cidrehttp://www.inra.fr/presse/un_chercheur_de_l_inra_distingue_pour_ses_travaux_sur_la_pomme_et_le_cidrehttp://svt.ac-rouen.fr/biologie/cidre/index/index.htm
Production :[email protected]
Série Science et Techniques de Laboratoire Option Biochimie Génie Biologique
Lycée Venise Verte – Académie de Poitiers –
Octobre 2008