UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH Ecole Suprieure de Technologie.

nnn SOMMAIRE

PARTIE PRATIQUE

INTRODUCTION:

Parmi les diffrents procds utiliss en brasserie, la filtration est dune grande importance parce quelle permet dobtenir une bire claire et de bonne prsentation pour le consommateur. Les applications de la filtration en brasserie sont nombreuses, elles varient en fonction du type de bire et de ltape dlaboration concerne : sparation du mot et de la drche, de la bire jeune, des levures de fonds de tank et de la bire de fin de garde. Ltape la plus tudie et la plus importante en brasserie est lopration suivant la garde et prcdant le conditionnement.

La filtration dtermine la qualit de la bire finie. Elle a t mise en uvre aprs 1878 par L.A. Enzinger en Allemagne. elle filtration doit rpondre plusieurs objectifs : rendre la bire claire et brillante (absence de trouble permanent), stabiliser le produit (conservation des caractristiques organoleptiques) et striliser la bire (limination des levures et micro-organismes).

1. Le but de filtration

La filtration est l'opration qui est ncessaire pour liminer la levure et les particules collodales et pour donner la bire la limpidit et la brillance recherches. En gnral, la bire n'est pas absolument dbarrasse de toutes les cellules de levure.La filtration n'est pas obligatoire mais elle est rendue ncessaire par les exigences des consommateurs qui veulent une bire claire et limpide et qui accordent une trs grande importance la couleur de la bire. Cependant, nombreux sont les brasseurs qui estiment que la bire non filtre est bien meilleure.

2. Techniques de filtrations: Filtre masse:Ce type de filtre construit par Enzinger en 1892, cest filtre de la bire sur gteau form de cellulose et parfois dune quantit variable damiante. Ces gteau de masse sont soigneusement placs entre les coquilles de filtre masse.la bire non filtr passe travers un seul gteau qui a un diamtre de 50 55 cm et une paisseur de 5 6 cm .cette opration est rpts deux a trois fois.Apres chaque filtration les gteaux sont lavs dans un rcipient cylindrique (lave-masse).aprs ce nettoyage la masse rcupre est presse dans une presse gteau de masse.Le dbit de filtration se situe vers 6 10 hl de bire par m2/h de filtration simple, ou 4 6 hl/m2/h en double filtration avec des cycles de 10 12 heures.Le filtre a masse est lourd en manipulation et ncessite beaucoup deau pour le lavage de la masse, cest la raison pour laquelle ce type de filtre t abandonn en faveur du filtre kieselguhr.

Filtre kieselguhr:

Les premiers filtres kieselguhr sur tamis mtalliques ont t utiliss aux U.S.A. entre les deux guerres mondiales uniquement pour la prfiltration.le succs du filtre kieselguhr a commenc avec les filtres plaques.

Filtres plaques:

La gnralisation de la filtration sur kieselguhr a t rapide dans les annes 1950.un filtre plaques type EK a t adapt par moll 1949,utilisant des toiles en coton, nylon puis des plaques filtrodur de filtrox.a laide dun uf levure, puis par un dosseur.Les filtres plaques kieselguhr sont des systmes trs fiables qui donnent encore satisfaction actuellement.il existe des filtres de 20.20 cm jusqu 140.140 cm avec des surface filtrantes allant jusqu 300 m2 pour un dbit de 4-3 hl/m2/h. les cycles de filtration dpendent de la composition de la bire, en particulier de sa filtrabilit et du bon maniement du filtre. Ainsi il est important deffectuer un pr couche suffisante de 700 1000 g/m2de kieselguhr grossier. Toute conomie dans cette phase rduit le cycle de filtration. Un deuxime alluvionnage peut tre effectu dans certains cas avec un kieselguhr plus fin. Le nourrissage pendant la filtration a lieu avec un kieselguhr ou un kieselguhr ou un mlange de kieselguhr optimis en fonction de la composition de la bire et de linstallation. Une illustration du filtre plaque kieselguhr est montre dans la figure suivant:

Filtre plaque kieselguhr:

Ce type de filtre, qui est trs fiable sur le plan industriel, ncessite toutefois une main duvre non ngligeable pour le nettoyage du filtre en fin de cycle.Une filtration double de kieselguhr permet datteindre sur filtre des dbits de 15 hl/m2/h.kessler 1989 a dcrit de nouvelles plaques de filtration avec microfiches permadur.A BRANOMA la filtration est ralise par un filtre Kieselghur. La filtration s'effectue par tamisage ou par adsorption. la bire passe travers la plaque filtrante, les particules sont arrtes la surface et obstruent graduellement les pores,Lpaisseur du gteau filtrant recommand est de 1.5 3 cm.Avant le pompage de la bire vers le filtre, on ajoute le PVPP (Polyvinylpyrrolidone) qui possde une structure voisine de celle des protines et sassocie spcifiquement aux Polyphnols pour viter lapparition du trouble froid caus par le complexe protine- phnols.Pour que le filtre soit prt filtrer, on doit prparer un gteau qui va servir comme toile filtrante, pour cela on fait passer une solution contenant la poudre de diatome dans le filtre, ce qui donne un gteau impermable aux particules dont le diamtre est suprieur 0.1m.Aprs la filtration, la saturation avec CO2 se fait au moyen dappareils appels saturateurs (sous forme dun long serpentin) juste la sortie du filtre, elle peut se faire par: Injection de CO2 dans la bire aprs filtration. Saturation au soutireuse.

3. Les facteurs qui influencent la filtration:

Le facteur limitant la filtration de la bire est le colmatage des plaques, La taille des particules de la bire fine de maturation se situe entre 0,1 m et quelques m parfois au-dessus.Les facteurs qui influencent la filtration sont:

La taille des particules La diffusivit La charge ionique La solubilit La densit

Ces composs sont reconnus comme tant impliqus dans le colmatage membranaire mais la nature du colmatage d chacun de ces composs pris sparment (synergie probable) est encore largement mconnue.Globalement, les mcanismes dencrassement en lien avec ces composs se traduisent par la formation dune couche de gel, dun gteau de particules, dun blocage interne des pores et par une adsorption la surface des pores et de la membrane. Un certain nombre de travaux prsentent une tude approfondie de ces mcanismes et leur identification.

Couche de gel:

La formation dune couche de polarisation donnant naissance une couche de gel la surface de la membrane a t rapporte. Le mcanisme explicatif de formation sappuie sur la rtention de macromolcules la surface de la membrane. Cette rtention donne naissance une couche concentre non permable qui va agir comme uneseconde peau slective dynamique. Ces observations ont principalement t faites avec des membranes ayant un faible diamtre moyen de pore (gnralement 0,2 m), qui implique par consquent une rtention maximum des composs et ainsi, des mcanismes de colmatage proches de ceux observs en ultrafiltration. Parmi les composs constituant ce gel, on retrouve ceux susceptibles de former des complexes prcipitants : hydrates de carbone, protines, -glucanes.

Gteau de particules:

La rsistance due au dpt dun gteau de levures la surface de la membrane est un des encrassements les plus importants en filtration de bire de garde. La formation de ce dpt semble directement lie auxconditions hydrodynamiqueset est souvent explique par un quilibre mcanique linterface solution-membrane . Les tudes ralises sur des suspensions de levuresconfirment les observations faites sur la bire de garde.

Blocage interne des pores:

La prsence dun blocage interne des pores est en premier lieu une consquence de lastructure des membranespar rapport au produit filtr. La bire prsente une distribution de tailles de particules trs large (tailles infrieures 0,05 m jusqu quelques micromtres). Les membranes microporeuses sont sujettes ce type de colmatage du fait dune structure favorisant le blocage des particules en surface ou lintrieur de la peau slective.

Dpt - adsorption sur le matriau membranaire:

Le constat que les phnomnes dadsorption dans les procds de filtration sont responsables dun colmatage important des membranes a t rapport dans de nombreux travaux. Les membranes cramiquestant de nature absorptive, elles conduisent des mcanismes dadsorption multiples avec les nombreux constituants de la bire (impliquant des composs tels que les protines, les hydrates de carbone et les Polyphnols). Ladsorption est souvent cite comme tant la cause de la chute rapide de la densit de flux suivant la phase de dmarrage de la filtration, et la modification des proprits de surface des matriaux peuvent constituer une solution pour amliorer les densits de flux.En conclusion, le colmatage fait appel des mcanismes trs complexes qui relient la fois lhydrodynamique, lencombrement strique et la physico-chimie du systme membrane produit matire colmatante.

4. Quelques solutions pour loptimisation des pertes: Rtrolavage: But de rtrolavage:Le but de rtrolavage est de librer la structure colmate des couches filtrantes en enlevant par lavage les particules et en dlogent les matires piges par dplacement du pH. En raison de la structure des plaques de filtration (les pores les plus larges se trouvent du cot entre, des pores beaucoup plus fins du cot sortie), il est important de procder au rtrolavage en sens inverse du sens de filtration. Dure de rtrolavage:Un rtrolavage prolong nest pas toujours le garant de bons rsultats. Nous avons constat quen particulier le rtrolavage leau froide est grand consommateur deau pour un rsultat relativement dcevant.Par contre, si on tient compte de la vitesse dcoulement et de contre- pression, il est dj possible dobtenir une bonne rgnration au bout de 5 min de lavage leau froide.Nous recommandons de toujours terminer un lavage chaud. 15-20 min suffisent. Il convient de rgler au mieux vitesse dcoulement, contre-pression et la temprature. Temprature de rtrolavage:Par le pass, on considrait quune temprature de 40 C 55 C au max, tait optimale pour dloger des plaques filtrantes les responsables des colmatages, tels que substances protiques et collodes, levures , bactries et micro-cristaux. Aujourdhui cependant, on considre que des tempratures pouvant all jusqu' 80 C amliorent la qualit du lavage.Aprs un rtrolavage de courte dure, on amne lentement leau de lavage 80C. Comme les plaques filtrantes se rchauffent aussi lentement pour atteindre 80C, les troubles et collodes sont dlogs aux tempratures de dissolution les plus favorables pour eux.Le rtrolavage est termin quand leau sort limpide et sans mousser de toutes les soupapes, aprs tre passe dans toutes les plaques filtrantes.A la fin de rtrolavage, le filtre a une temprature de 80C et peut tre ensuite strilis sans perte dnergie dans le sens dcoulement.Vrification defficacit du lavage: Par contrle des valeurs de la demande chimique doxygne en quantits dfinies. Par mesure du temps dcoulement de quantits identiques travers les membranes (0.2-0.65 m) 6-8C. La Microfiltration Tangentielleen filtration de la bire:Principe de la microfiltration Microfiltrer consiste liminer d'un liquide les particules microniques en suspension par passage au travers d'un milieu poreux, sous l'action d'un gradient de pression. Le liquide filtrer circule paralllement la membrane, il s'agit d'un coulement tangentiel, et exerce donc une contrainte de cisaillement qui vite l'accumulation des particules la surface du milieu poreux. L'paisseur du dpt form et par consquent, la rsistance l'coulement sont ainsi limites. Il est alors possible de traiter directement sur un milieu de faible porosit des liquides chargs.

Dans les autres points du procd: Par microfiltration tangentielle, il est possible de rduire les pertes de matire en diffrents points du procd: Rcupration des extraits:

La classification et la taxation des bires sont tablies partir de la densit primitive. Cette densit primitive dtermine sur la bire finie en fonction de la quantit de matires solubles extraites des matires premires en brassage. Une bire peut tre dclasse si les pertes dextrait sont trop importantes, ce qui rvle lintrt que prsente la rcupration de lextrait des diffrents sous-produits.

Traitement des fonds de tank de fermentation principale:

Les bires de fermentation basse subissent en ralit deux fermentations, la fermentation principale tant arrte lorsque 90% des matires fermentescibles sont consommes. Un refroidissement brusque de la cuve stoppe cette fermentation et provoque la floculation et la sdimentation des levures. Le fond de cuve senrichit donc en levure avec de la bire verte. La microfiltration des fonds de tank de fermentation doit permettre de limiter les pertes en bire (cette rduction des pertes reprsente 1 2% masse de la production) et de la recycler dans le brassin ou de lenvoyer dans les tanks de garde.

Traitement des fonds de tank de garde:

En brasserie, les levures excdentaires sont rcupres par dcantation naturelle en fin de fermentation et de garde. Leur revente permet des transformateurs de la valoriser sous forme dalimentation animale aprs dshydratation. Ce produit en sortie de brasserie a une concentration massique en matire sche denviron 10%. Le traitement des fonds de tank semble intressant pour limiter les pertes en bire (ou freinte) pouvant atteindre 1,5 2% voire 3% du volume total dun brassin. La bire rcupre peut tre recycle avant ou aprs la filtration. Cependant, la composition diffrente de la bire contenue dans les fonds de tank ne permet pas denvisager lobtention dun produit incorporable la bire finie mais plutt un recyclage en cuve de fermentation.

Mode opratoire de filtration par kieselguhr

La prparation du filtre kieselguhr a BRANOMA et bas sur les lments suivants: Sinformer sur programme de filtration Remplir le filtre et le laisser dborder en tournant les plateaux une ou deux fois (dsaration) Prparer le dosage de kieselguhr pour la premire couche Dmarrer la pompe du filtre pour le circuit ferm Dmarrer la pompe doseuse pour passer la premire couche Prparer la deuxime couche de kieselguhr Prparer le dosage dalluvionnage en kieselguhr Passer la deuxime couche Prparer le dosage dalluvionnage en kieselguhr Arrter la pompe de circulation Fermer les vannes dalimentation et vider le filtre qui est de 4 bar Ramener la bire de la cave en rduisant la vitesse de la pompe 70 hl/h afin de conserver bien le gteau Mettre le filtre en circuit ferm pour clarifier la bire Mettre la pompe doseuse en marche pour lalluvionnage Prlever un chantillon de bire aprs 10 minutes de circulation pour contrler la turbidit au laboratoire Dmarrer le cycle de filtration selon le programme aprs avoir laccord du laboratoire ou une turbidit infrieur 0,5 EBC Saturer la bire en CO2 selon la norme 5,2 plus au moins 0,2 EBC Surveiller les pressions sur le filtre, les vidanges des tanks, la temprature sur le refroidisseur et la turbidit de la bire aprs chaque 15 minutes Rincer le filtre avec de leau et veiller sur les rgles dhygine et scurit

Le gteau de filtration est constitu de:

Premire couche: 4 kg de (FH1500) 25kg de (DICB)

Deuxime couche: 7 kg de (CBR) 10 kg de (DICR) Laddition de PVPP de 10 30 g/hl Laddition de lucilite de 10 20 g/hlLe principe de ces additifs consiste dposer la surface du filtre une pellicule dune matire ultra-filtrante qui va amliorer la finesse de filtration. Cette pellicule est vacue au moment du nettoyage du filtre, entranant avec elle les particules piges.

Le but de notre sujet et de mettre en considration les travaux effectus au sein de BRANOMA, concernant les calculs des pertes.

Partie exprimentale1. Le tableau suivant prsent le calcul des pertes effectuer pour le moi Mais 2012 :

DateMais2012TOD

Volume initiale (H.D) en (hl)

(Vst+Vsp)Volume soutir En (hl) La somme

(Vf.sp+Vf.st) Pertes

(Vt.i-Vt.f )Prtes en %

SPESTk

02/05/201213

1188

366 -

1117

71

5,97

03/05/201213 523 -

04/05/2012

13 228 -

19 992142427 925 676,75

05/05/20121997259

17

1188164 33

1100

88

7,40

06/05/201217678 -

07/05/2012 17225 -

18/05/201212 119176 -

1063

128

10,74

19/05/201212317 -

20/05/2012- - -

21/05/201212670 -

2. Interprtations: Daprs le tableau de calcul on remarque que les freintes de la spcial et stork diffre de jour en jour, cela est due aux plusieurs facteurs: La gnration de la levure; Mauvaise qualit du malt; Le temps et la temprature de brassage; Le temps de la fermentation.

Une augmentation des pertes de filtration peut prolonger et provoquer une chute des apports et de rendement, mais la bire est un systme complexe, donc on ne peut pas compter seulement sur un composant du systme pour contrler la quantit des pertes.A partir des donns prcdents, cette thorie dvaluation des pertes nest encore compltement translucide et mrite certainement beaucoup dattention, la technique propose visant lamlioration du procd par lapplication de la microfiltration tangentielle peut tre considre comme une solution ventuelle plus efficace pour maintenir la diminution des pertes, mais son cot dinstallation mnera certainement le brasseur privilgier lutilisation dun rtrolavage comme solution moi coteuse.

CONCLUSION

Ce stage tait de plus grande utilit, ctait un stage dont nous avons acquis plusieurs connaissances dans le domaine de brassage et surtout sur le procd de fabrication de la bire qui a t pour nous un mystre. Il nous a permis de mettre nos connaissances thoriques lpreuve pratique afin de faire une comparaison entre les deux et particulirement dans la phase de la filtration savoir quelle reprsente un tabou sur la qualit de la bire ainsi aux exigences des clients, qui se fait par un complexe des mcanismes qui servent la formation des troubles, ce qui infectent les plaques de filtration laissant ainsi la formation du colmatage . Il nous a permis aussi dinitier au monde du travail, vivre son exprience. Au fil de la priode de stage, on a dcouvrir la culture de cet organisme qui est une culture pleine dambition, et dcouvrir aussi la notion du travail coopratif. En rsum, le stage dans une telle socit est une grande opportunit, par toutes ses secteurs d'activits permet de russir faire le lien entre la pratique et la thorie acquise pendant les deux annes de DUT.