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 industrielle Élévateur à vis, lavage, broyeur tout en inox (6 tonnes de pommes /heure Méthode traditionnelle dans un grugeoir Méthode semi-industrielle

Pressage 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. Méthode traditionnelle (pressoir à vis) Méthode semi-industrielle (pressoir hydraulique) 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.

Pressage semi-industriel avec les pressoirs hydrauliques (rendement de 90%) 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.

la défécation 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 .

Le soutirage 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.     

La fermentation alcoolique 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 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).

+ Rapage pressage Pomme Marc de pomme Moût de pomme Glucose C6H12O6 Fermentation alcoolique effectuée par les levures 2 Éthanol C2H60 + Levures 2 Dioxyde de carbone CO2

espèces majoritaires : Candida pulcherrima (Metschnikowia pulcherrima) 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 minoritaire Saccharomyces 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.

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. Plus la fermentation sera lente, plus le développement des arômes sera favorisé.  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.

Mesure équivalente au densimètre 1064 1055 1047 1038 1029 1020 1010 Plus la fermentation est avancée, plus le taux d‘éthanol augmente et le taux de glucose diminue. 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°.

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. Densité du moût Sucre total en g.L-1 Alcool en degré 1000 1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040 1045 1050 1055 1060 1065 1070 1075 1.3 9 20 30 40.5 51 61.5 72.5 83.5 95 107.5 119.5 131 141.5 152 162 0 0.4 1.1 1.7 2.3 2.95 3.55 4.2 4.9 5.6 6.35 7.05 7.75 8.35 9 9.6 TABLE DENSIMETRIQUE DU SYNDICAT NATIONAL DES CIDRIERS Température lors de la graduation : 15°C

en g de sucres / 100mL de cidre Mesure au pèse alcool ou alcool-mètre Une fermentation plus ou moins longue donnera lieu a un cidre plus ou moins alcoolisé. taux de sucre résiduel en 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

L’embouteillage Le cidre est mis en bouteille dès lors que le stade de fermentation souhaité est atteint.

– Académie de Poitiers – Sitographie : http://pagesperso-orange.fr/cidrerie.colpo/le_pressage.htm http://www.valleedelaseiche.fr/3.html http://fraucour.club.fr/index.htm http://cidre.rene.lesur.club.fr/qn_fabrication-cidre.html http://fr.wikipedia.org/wiki/Cidre http://www.inra.fr/presse/un_chercheur_de_l_inra_distingue_pour_ses_travaux_sur_la_pomme_et_le_cidre http://svt.ac-rouen.fr/biologie/cidre/index/index.htm Production : brigitte.pesier@ac-poitiers.fr pascal.guillaume@ac-poitiers.fr Série Science et Techniques de Laboratoire Option Biochimie Génie Biologique Lycée Venise Verte – Académie de Poitiers – Octobre 2008

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