Tout sur le densimètre

B roques10.11.2015

Sources : Novabirra & Univers-Bière

Comment utiliser un densimètre? | NovaBirra - Le blog du ...novabirra.be/2013/04/08/densimetre

Univers Bière Utilisation d un densimètre et correction - Univers Bière univers-biere.net/densimetre.php

Le Densimètre

L'hydromètre ou densimètre (noms alternatifs : mustimètre, pèse-moût, pèse-sirop ou encore aréomètre) est un instrument en verre ou en métal utilisé pour mesurer la masse volumique d’un liquide en utilisant le principe d’Archimède. Un densimètre permet de connaître précisément la concentration de sucres présents dans le moût. Après le thermomètre, le densimètre est certainement l’outil de mesure le plus important pour le brasseur. Son utilisation correcte permet de connaître assez précisément la quantité de sucre présent dans le moût de bière. Un densimètre donne le rapport de la densité du liquide sur la densité de l’eau. Sur un densimètre, la valeur de l’eau distillée est 1. Toute solution plus dense que l’eau aura une valeur supérieure à 1 et inversement une solution moins dense que l’eau aura une valeur inférieure à 1. La densité du moût de bière avant fermentation est comprise le plus souvent entre 1,040 et 1,084. Certains densimètres sont gradués en degré Plato (noté °P) et permettent de mesurer la densité du moût de bière en terme de pourcentage d’extrait en poids. Dans ce cas, une valeur de 1°Plato est égale à 10g de sucre par kilo de moût. L’échelle en degré Plato est pratique pour le brasseur car elle permet de connaître directement la quantité de sucre présent dans le moût.

Influence de la température du moût sur la mesure

Les densimètres disponibles dans le commerce sont généralement étalonnés à 20°C. Il est donc préférable de faire la prise de mesure à cette température. Dans la pratique, la température du moût n’est pas toujours à 20°C. Pour une température inférieure à la température étalon, le moût est plus visqueux et donc le densimètre s’enfonce moins. Inversement, pour une température supérieure à la température étalon, le moût est moins visqueux et donc le densimètre s’enfonce plus. On constate des variations de mesure proportionnelles à la température du moût par rapport à la température étalon. Ces différences doivent être corrigées grâce à des tables fournies avec le densimètre. Par exemple, pour un échantillon de moût à 30°C, la densité lue est 1,040 mais la densité réelle est 1, 043. Il existe aussi des modèles de densimètre avec thermomètre intégré qui indique directement la correction à apporter à la mesure.

Quand utiliser un densimètre?

Avant la cuisson du moût : la mesure de la densité faite sur le moût recueilli après la filtration donne une indication du rendement de l’installation de brassage (Suivant les méthodes de brassage, Il est possible d’obtenir une bière à 6° sans ajout de sucre !!). Pratiquement, si la densité cible n’est pas atteinte ou au contraire dépassée, le brasseur peut alors prendre des mesures correctives pour ajuster la concentration du moût. Si le moût est trop dense par rapport à la densité de pré-ébullition désirée, on pourra poursuivre légèrement le rinçage, à l'inverse si la densité approche rapidement la densité de pré-ébullition désirée on pourra stopper le rinçage afin de rester dans la recette fixée.

Pendant la cuisson du moût : moins utile, mais cette mesure permet de vérifier que le moût est suffisamment concentré par rapport à la recette. Si le moût n'est pas assez dense, on pourra ajouter du sucre ou prolonger l'ébullition, mais attention prolonger l’ébullition peut avoir une légère incidence sur l’houblonnage !

Avant le démarrage de la fermentation: la mesure de la densité du moût après ébullition et refroidissement et avant ajout de la levure donne une valeur appelée « densité initiale » – OG (Original Gravity) ou plus correctement « extrait initial » – OE (Original Extract). C’est le pourcentage de sucre contenu dans le moût qui pourra être potentiellement fermenté par la levure.

Pendant et après la fermentation: la mesure de la densité de la bière en fin de fermentation donne une valeur appelée « extrait apparent » – AE (Apparent Extract). Après retrait de l’alcool de la bière par distillation, la mesure de la densité de la bière donne une valeur appelée « extrait réel » – RE (Real Extract). on peut éventuellement effectuer une ou plusieurs mesures pour vérifier l'avancement de la fermentation, notamment si l'on a un doute sur quand embouteiller.

A l’embouteillage : cette mesure est indispensable pour connaître le taux d'alcool final de la bière. On parle de Densité Finale (DF) ou en anglais Final Gravity (FG).

Comment lire le densimètre?

Un densimètre est gradué avec plusieurs échelles, la plus courante est généralement graduée en densité spécifique de 1000 à 1100 voire plus. 1000 étant la densité de référence de l'eau distillée à température d'étalonnage du densimètre (généralement 20°C). Le moût contenant des sucres en proportions variables, la densité va être ainsi plus importante que celle de l'eau. On constate généralement des densités de moût avant fermentation allant entre 1040 et 1100, plus la valeur est élevée, plus le moût est chargé en sucres et dense et la bière sera alcoolisée. Après fermentation la bière aura toujours une densité plus élevée que l'eau car il y demeure des sucres résiduels qui forment le corps de la bière. La densité finale d'une bière varie selon les types de levures utilisées, la concentration en malt… On y trouve généralement une valeur comprise entre 1005 et 1020 après fermentation.

Remplir presque totalement l'éprouvette avec du moût ou de la bière puis insérer le densimètre progressivement afin d'éviter d'avoir trop de mousse. Le surplus débordera de l'éprouvette. On peut faire tourner le densimètre sur le même pour chasser les bulles, il doit bien flotter verticalement et ne pas coller aux parois.
Une fois stabilisé on remarquera la présence d'un ménisque à la surface du liquide, la mesure se fait sur la graduation au niveau de la ligne de flottaison du densimètre, sous le ménisque. Important ! Si la mesure n'est pas faite à température de calibrage du densimètre, il faudra utiliser un outil de correction pour connaître la véritable valeur de densité. Il vaut mieux donc accompagner également la mesure de densité d'une mesure de température.Pendant le brassage nous avons souvent à effectuer des mesures sur le moût à haute température, il serait trop long d'attendre le refroidissement pour faire les mesures à température d'étalonnage. Pas de soucis, il existe des outils qui permettent d'effectuer la correction de mesure de densité en fonction de la température de la mesure.

Degrès Plato : Certains densimètres sont gradués sur une échelle de 1 à 20, en degrés Plato (noté °P) qui est une unité permettant d'exprimer le pourcentage en masse d'extrait sec du moût avant fermentation, c'est à dire le pourcentage en masse de sucre dissout. Ainsi 15°P désigne un moût avec 15 % de sucre dissout soit 150g par kg de moût. Il existe des outils de calcul permettant de convertir des degrés Plato en Densité Spécifique, une approximation facile à retenir consiste à faire SG = 4 x Plato.

Conversion entre °Plato et SG : Même si la conversion n’est pas linéaire, par facilité on considère que 1°Plato équivaut approximativement à 0,004 point de densité relative. Pour une conversion plus précise, utiliser les formules suivantes:

Degré Plato = 259 – (259/SG)

SG = 259/(259 – degré P)

Mesurer le taux d'alcool dans la bière

Pour déterminer la teneur en alcool de la bière, on utilise la mesure de densité du moût avant et après fermentation. La densité est la mesure de poids d'un liquide par rapport à celui de l'eau, c'est-à-dire 1 kg par litre. L'instrument utilisé pour cette mesure s'appelle un densimètre, c'est un objet qui en fonction de la hauteur de flottaison, indique la densité du liquide.
Le moût est particulièrement concentré en sucres, après introduction de levure, celle-ci va transformer le sucre (glucose) en alcool (éthanol) et en gaz carbonique (CO2) selon l'équation :
C6H1206 => 2(CH3CH2OH) + 2(CO2)

On peut déterminer la masse molaire de la molécule d'éthanol (46,0688) et celle du gaz carbonique (44,0098). Donc pour 1g de CO2 qui s'échappe de la cuve de fermentation, il y a formation de 1,05g d'alcool.
On peut comparer la densité initiale et la densité finale en faisant une soustraction entre les deux. Par exemple, si la densité initiale était de 1,06 et la densité finale de 1,02 la différence sera de 0,04kg/L. Ensuite nous multiplions ce nombre par 1,05 pour obtenir la masse d'alcool dans la cuve, ce qui nous donne 0,042kg/L. Maintenant que nous connaissons la masse finale de la solution (1,02kg/L) et la masse d'alcool (0,042kg/L), nous pouvons calculer le pourcentage d'alcool par masse en divisant les deux. Ce qui donne 0,042/1,02 = 0,041 soit 4,1%.

Il est important de noter que le pourcentage d'alcool par masse est plus important que le pourcentage d'alcool par volume. Ceci parce qu'une masse équivalente d'alcool occupe plus de place que le ferait l'eau. Ainsi pour convertir le % d'alcool par masse en % d'alcool par volume il suffit de le diviser par la densité de l'alcool (0,795). Dans notre exemple on obtient 4,1 /0 ,795 = 5,2 % alc. Vol.
La refermentation en bouteille de 1g de sucre donne 0,5 g d'alcool et 0,5 g de CO2 environ, à prendre en compte en plus du calcul précédent.

Vérifier la précision du densimètre

En suivant la méthode décrite dans le paragraphe précédent, mesurer d’abord la densité de l’eau distillée. Celle-ci doit lire 1. Ensuite, préparer une solution sucrée en mélangeant 100g de sucre blanc avec 900ml d’eau à 20°C. Mesurer la densité. Celle-ci doit être de 1,040. Si votre densimètre mesure une valeur qui est légèrement au-dessus ou en-dessous, reporter cette différence lors de vos prochaines mesures de densité.