Double empâtage : obtenir une densité élevée en BIAB

Il y a quelques mois, quelques brasseurs amateurs de ma région et moi-même avons décidé de se lancer dans un projet : créer un vin d’orge collectif, qu’on fera vieillir en fût de chêne au moins une année.

Je me suis rapidement rendu compte que mon équipement de brasse (un Grainfather) me poserait un certain problème : pour obtenir une vingtaine de litres de bières à une densité au-dessus de 1.110, j’aurais besoin d’environ 24 livres (10,9 kg) de grains. Or, le panier du Grainfather a une limite d’environ 18 lbs (8,1 kg).

J’aurais pu décider de faire moins de 20L, ou faire deux brasses et les combiner, mais j’ai décidé d’essayer une nouvelle technique : le double empâtage, ou « empâtage réitéré » (« reiterated mash »).

Le double empâtage, ou l’empâtage réitéré, directement dans le moût

Le double empâtage, ou « reiterated mash », est une technique peu orthodoxe pour augmenter la densité du moût dans un contexte de Brew-in-a-Bag (ou, dans mon, Brew-in-a-basket).

En BIAB, l’empâtage se fait dans le même chaudron que l’ébullition. Les dimensions du chaudron et du sac ou du panier limitent la quantité d’eau et de grains qu’on peut inclure dans l’empâtage.

Le double empâtage tire profit des particularités du BIAB, en séparant les grains à empâter en deux lots. Après un premier empâtage régulier avec la moitié des grains, on retire le panier ou le sac, et on rince les grains (« sparge ») pour récupérer les sucres et arriver au volume de moût nécessaire pour un deuxième empâtage. Ensuite on retire les grains usés du sac ou du panier, et on fait l’empâtage du deuxième lot de grains directement dans le moût du premier empâtage.

Recette

L’élaboration de la recette et de la bière proprement dite fera probablement l’objet d’une chronique séparée, mais en voici l’essentiel. Après avoir passé une soirée à goûter plusieurs vins d’orge en groupe (pour la science, évidemment), et après avoir fait quelques recherches, nous nous sommes entendus sur une recette. Une fois adaptée à mon système, ça donne ceci :

Style : American Barleywine
Densité initiale : 
1,107
Densité finale :  1,026
IBU :  98
Alcohol :  10,25 %
SRM:  18

Grains

  • 20,77 lbs (9,42 kg) 2-row (84%)
  • 1 lbs (453 g) Caramel 10 (4%)
  • 1 lbs (453 g) Caramel 80 (4%)
  • 1 lbs (453 g) Dextrose (4%)
  • 0,25 lbs (113 g) Special B (1%)
  • 0,125 lbs (113 g) Malt chocolat (0,5%)

Houblons

  • 3,3 oz (94 g) Warrior – 60 min – 98 IBU
  • 1,5 oz (42 g) Centennial  – 0 min
  • 1,5 oz (42 g) Amarillo  – 0 min
  • 1 oz (28 g) Chinook  – 0 min

Nous avons décidé d’utiliser une levure neutre (WLP001), et de faire l’empâtage assez bas pour favoriser l’atténuation (149F – 65C).

À près de 100 IBU, plus de 10 kg de grains, et plus de 200 gr de houblons, ce n’est pas ce qu’on appelle de la petite bière!

Calculs de la quantité de grains

Pour arriver aux quantités exactes de grains à inclure, et les diviser en deux empâtages, j’ai eu recours au concept d’unités de densité (« Gravity units », ou GU). C’est un concept reltativment simple, qui consiste en la multiplication de la densité (en y enlevant l’unité) par le volume (en gallons). Ici, pour une rare fois, le système impérial est plus simple à utiliser!

Ainsi, si j’ai 5 gallons de moût à une densité 1,050, j’au 250 GU :

50 X 5 = 250 GU

En connaissant le potentiel d’extraction des différents grains, multiplié par notre efficacité estimée, on peut calculer assez aisément les quantités nécessaires.

Dans mon cas, je voulais avoir 6 gallons de moût à une densité de 1,107 :

107 X 6 = 642 GU

Je devais donc extraire 642 GU pour arriver à la densité voulue.

Le potentiel d’extraction des grains est souvent exprimé pour « une livre par gallon ». Par exemple, une livre de dextrose dans un gallon d’eau donnera une densité de 1,046. Une livre de dextrose donne donc 46 GU.

Voici une liste des grains et de leur potentiel d’extraction.

Pour arriver à mes fins, j’ai décidé d’opérer « à rebours » : je savais quelle quantité de grains de spécialité je voulais inclure, mais je ne savais pas exactement de quelle quantité de grains de base j’avais, et comment répartir le tout.

Je voulais donc extraire 642 GU. Je savais que la livre de dextrose me donnerait 46 GU. Donc, je devrais extraire 596 GU des grains (642 – 46).

Voici le potentiel d’extraction des grains que j’ai utilisés, en présumant une efficacité de 70% :

  • Malt pale :  26 GU par livre
  • Caramel 10 : 24 GU par livre
  • Caramel 80 : 24 GU par livre
  • Special B : 21 GU par livre (donc, pour 0,25 lbs, 5.25 GU)
  • Malt chocolat : 24 GU par livre (donc, pour 0,125 lbs, 3 GU)

Ainsi, je savais que mes grains de spécialité auraient dû me donner 56 GU:

Caramel 10 (1 lbs) = 24 GU
Caramel 80 (1 lbs) = 24 GU
Special B (0,25 lbs) = 5,25 GU
Malt chocolat (0,125 lbs) = 3 GU
24+24+5,25+3 = 56 GU

Il me restait donc 540 GU à extraire de mon grain de base. J’avais besoin de 596 GU provenant, des grains, donc 596 – 56 = 540.

Afin d’obtenir 540 GU de mon grain de base, j’avais besoin de 20,77 lbs:

540 / 26 = 20,77 lbs

Un peu mélangés? Moi aussi….

Essentiellement, cette façon de faire m’a permis de développer cette technique. À tout moment, sans l’aide d’un logiciel, et avec un simple calcul (densité X volume), on peut savoir quelle quantité de sucre a été extraite lors de l’empâtage, et apporter des correctifs au besoin.

Division des grains en deux empâtages

Une fois les quantités nécessaires calculées, je devais les séparer en deux lots. Après quelques recherches, j’ai déterminé qu’il serait préférable que le premier empâtage ne contienne que des grains de base. L’objectif est de limiter la baisse de pH pour le deuxième empâtage.

Ainsi, j’ai décidé de séparer le les GU provenant des grains en deux: 596 / 2 = 298. Pour avoir 298 GU du malt de base, j’avais besoin de 11,46 lbs (298 / 26 = 11,46).

Le deuxième empâtage, quant à lui, contiendrait 9,31 lbs de malt de base (20,77 – 11,46 = 9,31), plus tous les grains de spécialité, pour un total de 11,685 lbs de grains.

Le reste de la procédure pour chaque empâtage dépend vraiment du système que vous utilisez. Dans mon cas, en, j’ai utilisé les calculateurs en ligne du Grainfather. J’ai commencé à partir du deuxième empâtage : le résultat de mon premier empâtage devait donner le volume nécessaire à faire le second empâtage.

D’après les calculateurs du Grainfather, pour faire 6 gallons avec 11,685 lbs de grains, je devais débuter le deuxième empâtage avec 4,71 gallons de liquide, et rincer avec 3,47 gallons. De même, pour arriver à un volume total de 4,71 gallons après le premier empâtage avec 11,46 lbs de grains, je devais partir avec 4,63 gallons d’eau, et rincer avec un peu moins de 1,5 gallons. Mon plan était simplement de rincer jusqu’à l’obtention de 4,71 gallons, en prévision du deuxième empâtage.

Je suis donc arrivé à ceci aux détais d’empâtage suivants :

Empâtage no 1

  • 11,46 lbs de malt pale
  • Volume de départ : 4,63 gallons d’eau
  • Rinçage : environ 1,5 gallons, jusqu’à un volume total de 4,71 gallons
  • 60 minutes d’empâtage
  • Densité souhaitée : 1,063 (298 GU / 4,71 = 63,27)

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Empâtage no 2

  • 9,31 lbs de malt pale
  • 1 lb de caramel 10
  • 1 lbs de caramel 80
  • 0,25 lbs de Special B
  • 0,125 lbs de malt chocolat
  • Volume de départ : 4,71 gallons de moût provenant du premier empâtage
  • 60 minutes d’empâtage
  • Rinçage : 3,47 gallons, jusqu’à un volume total de 6,5 gallons avant l’ébullition

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Journée de brassage

Lorsqu’est venu le temps de brasser, j’étais un peu nerveux. Je n’étais pas trop inquiet pour le premier empâtage, mais je ne savais pas comment allait se passer le deuxième empâtage : est-ce qu’empêter dans le moût (dans un liquide déjà sucré) allait affecter l’extraction de sucre durant le deuxième empâtage?

J’ai d’abord traité l’eau de départ selon le profil « Amber balanced » de Brew’n Water. Après le mixage des grains, j’avais un pH de 5,6. J’ai ajouté un peu d’acide lactique, et j’ai descendu à 5,4. Après une heure d’empâtage, j’ai rincé les grains jusqu’à obtenir environ 4,71 gallons.

Une lecture de réfractomètre m’a donné une densité estimée à 1,064 : exactement ce qui était souhaité! Une lecture de pH m’a donné 5,5. J’ai ajouté un tout petit peu d’acide lactique, et le tout est descendu à 5,3.

J’ai donc procédé au deuxième empâtage. À la fin du rinçage, j’ai pris une mesure de densité des dernières gouttes qui tombaient du panier du Grainfather : environ 1,040. J’étais un peu inquiet : il restait manifetement beaucoup de sucre pris dans les grains, même après le rinçage, mais j’avais déjà atteint mon volume pré-ébullition.

J’ai tout de même procédé à l’ébullition.

Après 50 minutes, d’ébullition, j’ai ajouté 1 lbs de dextrose.

Densité finale : 1,102, en-deça de ce qui était voulu.

J’ai donc réussi à avoir un total de 612 GU (6 gallons X 102), soit 30 GU de moins que prévu (642 – 30 = 612). Ainsi, mon deuxième empâtage a donné 268 GU, au lieu de 298. Ce n’est pas si loin du compte, mais ce n’est pas parfait.

Conclusion

Je n’ai donc pas atteint la densité souhaitée. J’aurais pu faire plusieurs choses pour remédier à la situation :

  • Bouillir plus longtemps (réduire le volume) avant de faire mon addition de houblon. Ça aurait nécessité un nouveau calcul des quantités de houblons (puisque le volume aurait été différent).
  • Ajouter de l’extrait de malt (ou de la dextrose), assez pour ajouter les 30 GU manquant

Pour les prochaines fois, il y aurait lieu de prévoir une efficacité moins élevée pour le deuxième empâtage. Dans ce cas-ci, la perte d’efficacité du deuxième empâtage a été d’environ 10% (donc, une efficacité d’environ 60%).

Mon hypothèse est que beaucoup de sucre est resté emprisonné dans les grains du deuxième empâtage : le liquide absorbé par les grains ne contenait pas que de l’eau, mais aussi une partie des sucres. La densité des dernières gouttes de rinçage révèle fait qu’il restait encore pas mal de sucre à rincer.

Avec assez de planification, il serait possible d’utiliser les sucres restant dans les grains du deuxième empâtage pour faire une « bière de table », à la manière parti-gyle. Il aurait suffit de retremper les grains restants dans un autre chaudron, pour récupérer ce qui était possible, et de faire une bière faible séparément.

Au final, des détails restent à peaufiner, mais l’expérience semble être un succès! La fermentation a démarré environ 12 heures après l’inoculation, et s’est maintenu à un niveau très actif durant 5 jours, avant de ralentir.

J’ai bien hâte à la prochaine étape du projet : nous réunir pour enfûter dans un même fût de chêne nos brassins respectifs!

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