La drêche de brasserie, une ressource sous exploitée

 

La drêche est le co-produit principal du monde brassicole, avec environ 3,4 millions de tonnes produites annuellement dans l’Union Européenne. Entre 21 et 22kg de drêches sont produits en moyenne pour chaque hectolitre de bière brassé. Les brasseries urbaines font face à plus d’obstacles que leurs collègues du monde rural en termes de valorisation, il faut donc travailler entre acteurs locaux pour trouver des solutions de valorisation innovantes et qui ont du sens. Aujourd’hui, nous nous attarderons sur cette ressource encore sous exploitée et méconnue : La drêche de brasserie (DDB).

 

 

D’où viennent les drêches :

Avant de pouvoir être utilisée en brasserie, l’orge est maltée, ce processus a pour objectif de permettre le développement d’enzymes dans le grain. Une enzyme ? C’est une molécule qui a pour rôle d’en transformer une autre.

 

Le maltage comporte trois étapes. La première est le trempage, qui permet au grain de passer d’environ 14 % d’humidité à plus de 45% et qui initie la seconde étape : la germination, au cours de laquelle les fameuses enzymes sont créées et activées, la dernière étape est le touraillage, elle sert à stopper la germination et donc à stabiliser le grain en le séchant.

 

 

Une fois arrivé dans la brasserie, le malt est d’abord broyé avant d’être placé dans un bain d’eau chauffé à une température qui augmente progressivement, cette étape constitue l’empâtage et sert à convertir l’amidon en sucres fermentescibles, c’est-à-dire que les enzymes découpent les molécules d’amidon en petits morceaux, cette étape est nécessaire pour que plus tard les levures puissent consommer les sucres de la bière et produire en même temps du CO2 et de l’alcool.

 

 

Une fois l’empâtage terminée, on sépare la phase liquide (le moût) qui sera transformée en bière, et la phase solide, c’est à dire les grains résiduels, que l’on appelle alors drêches de brasserie. Le schéma ci-dessous résumes toutes les étapes de la création des drêches :

 

 

 

La valorisation des drêches

 

 

La cartographie ci-dessus reprend les principales voies de valorisation des DDB, certaines comme l’alimentation animale sont utilisées depuis de nombreuses années et bénéficient d’une solide littérature scientifique sur le sujet. D’autres, plus innovantes, comme la production de biomatériaux par exemple ne sont encore qu’à l’état de projet ou de prototype.

 

L’utilisation des DDB dans l’alimentation animale est commune surtout dans les zones rurales, où les brasseurs peuvent entrer directement en contact avec les éleveurs. Les DDB sont ici utilisées comme une source de protéines et de fibres dans la ration des animaux.

 

La DDB représente également un aliment intéressant pour l’alimentation humaine à cause de son faible coût et de sa haute valeur nutritive. A cause de sa structure physique granuleuse, il est préférable de la moudre en une farine avant de l’inclure dans la fabrication de denrées alimentaires. De nombreuses études ont été effectuées sur ce sujet, elles concernent l’emploi de DDB dans la formulation de produits très divers (pain, boissons aux fruits, crackers, cookies, saucisses…). Il serait trop long de décrire ici toutes les applications alimentaires envisageables pour la DDB, mais globalement, l’incorporation d’une part de farine de drêches dans la formule d’un produit alimentaire permet d’augmenter la quantité de fibres diététiques, de protéines, d’acides aminés essentiels et de diminuer la quantité de calories, cela fait des DDB une ressource importante par exemple pour lutter contre la malnutrition dans les pays en développement.
Il est également possible, et c’est bien notre centre d’intérêt majeur dans ce projet, d’utiliser les drêches comme substrat de culture pour des champignons, le taux d’humidité, la composition chimique (matériau lignocellulosique riche en protéines) mais aussi les propriétés physiques (taille des particules, densité, rétention d’eau et porosité) en font un substrat particulièrement adapté au développement mycélien.

 

La valorisation énergétique est une autre voie que peuvent emprunter les DDB, elle a pour intérêt de pouvoir valoriser de plus grandes quantités de matière. Et elle permet aux brasseries de réduire leur impact environnemental à la fois en valorisant une partie de leurs déchets, et en produisant de l’énergie potentiellement utilisable par la brasserie elle-même. Il est possible de produire de l’énergie à partir des DDB de plusieurs manières dont les principales sont : combustion, méthanisation, fabrication de biocarburants. L’intérêt de la valorisation énergétique est que l’énergie produite peut être directement réutilisée dans la brasserie. La méthanisation semble particulièrement adaptée pour ce genre de systèmes.

 

Le compostage, même s’il crée moins de valeur ajoutée que certaines options citées ci-dessus, peut permettre de valoriser d’assez grands volumes de drêches, le rapport C/N des DDB étant situé entre 17 :1 et 12 :1 elles représentent une bonne source d’azote pour le compost. La drêche devra être accompagnée de sources de carbone et d’agents gonflants pour permettre un compostage optimal.

 

Les autres options de valorisation (fabrication de biomatériaux, extraction de composés, production d’enzymes, etc…) ne sont pour l’instant qu’au stade de recherche, et il faudra sans doute attendre plusieurs années avant que ces techniques ne deviennent envisageables pour des brasseurs artisanaux.
Le principal défi que les brasseries artisanales doivent relever est celui de la stabilisation des drêches, il n’existe pas à l’heure actuelle de système de pressage/séchage de drêches conçu pour les petites structures, adaptable et économique.

 

 

Pour aller plus loin : La composition et la conservation des drêches de brasserie

 

Comme vu précédemment, les DDB constituent la partie solide restante obtenue après l’empâtage, il n’est donc pas surprenant d’y trouver un taux d’humidité important : 80%. On comprend alors qu’un des enjeux importants avec la drêche est son séchage.

 

Jetons maintenant un coup d’œil à la composition de la matière sèche (MS) :

 

Les fibres sont les principales constituantes de la MS, elles représentent entre 30% et 50% de celle-ci. Cette partie fibreuse est constituée d’hémicellulose pour plus de la moitié, de cellulose, et de lignine (respectivement 20-25%, 12-25% et 12-28% de la MS). Ce taux important de fibres n’est pas surprenant car les DDB constituent une matière essentiellement composée des couches externes (enveloppe, péricarpe) des grains d’orges qui ont été lavés de la quasi-totalité de leur contenu amidonné pendant l’empâtage.

 

Les DDB contiennent également une fraction importante de protéines, entre 19 et 30% de la MS. Les protéines les plus importantes sont les hordéines, glutéines, globulines et albumines, elles contiennent environ 30% d’acides aminés essentiels, dont 14,3% de lysine.

 

Les lipides constituent environ 10% de la MS, cette fraction lipidique (FL) est principalement constituée de triglycérides (67% de la FL), viennent ensuite des acides gras libres (18% de la FL), des diglycérides (7,7% de la FL) et des monoglycérides (1,6% de la FL) le reste étant constitué d’autres composés lipidiques en quantité minime.

 

Les DDB contiennent également 2 à 5% de minéraux, principalement du phosphore, du magnésium, du calcium et du silicium.

 

Le reste de la matière sèche est composé d’amidon résiduel, sa quantité dépend de l’efficacité de l’empâtage à extraire les sucres fermentescibles du malt. On retrouve également des composés phénoliques (des molécules que l’on retrouve beaucoup dans le vin par exemple), et des vitamines. Le tableau ci-dessous résume la composition chimique des DDB.

 

La composition des drêches de brasserie peut varier en fonction de nombreux facteurs comme par exemple la variété d’orge utilisée, la période de récolte, le lieu de culture ainsi que les paramètres du maltage et de l’empâtage. Cela dit, il est possible d’extraire des tendances globales et d’affirmer que la drêche est un matériau ligno-cellulosique, chargé en humidité, riche en fibres et en protéines, principalement composé des parties externes du grain d’orge.

 

 

 

Stabilité des drêches de brasserie

Les teneurs des DDB en eau, en polysaccharides et en protéines les rendent très sensibles à la dégradation et en font un milieu propice à la croissance microbienne. Elles doivent donc être rapidement modifiées par une technique de stabilisation et stockées dans des conditions appropriées pour pouvoir être utilisées ultérieurement.

 

Comment augmenter la stabilité des drêches ?

 

Des méthodes chimiques de stabilisation existent, mais elles ont comme inconvénients de ne pas réduire le volume ni le poids des DDB et dégradent son image auprès des consommateurs. Aujourd’hui, les filières qui se sont structurées autour des DDB, (principalement dans le monde de l’alimentation animale), ont mis en place des techniques de standardisation des drêches, généralement en deux étapes : un pressage permettant d’obtenir un taux d’humidité inférieur à 65%, puis un séchage permettant de faire passer ce taux en dessous de 10%. Des recherches ont été effectuées sur le séchage des DDB par vapeur d’eau surchauffée mais cette technologie très coûteuse est encore en développement et son utilisation dans des brasseries artisanale ne semble pas envisageable pour le moment.

 

Dans une étude de 2003, des chercheurs ont comparé différentes méthodes de stabilisation des drêches, leur conclusion est que le séchage est la méthode la plus appropriée économiquement même si elle induit une légère baisse (±2%) de l’azote total. De plus, en réduisant le poids des DDB, le séchage permet d’augmenter la distance de transport, et ainsi d’ouvrir les brasseurs à plus d’opportunités de valorisation, avec des partenaires plus éloignés du site de production.

 

Il est possible de déshydrater les drêches avec un déshydrateur thermique ou une presse à bande, mais le prix de telles machines est un frein énorme a leur utilisation par des brasseries de petite taille. Peu de recherche a été faite sur des méthodes de stabilisation des DDB adaptées à l’échelle des brasseries artisanales et des microbrasseries, alors que ce sont celles qui pourraient le plus profiter d’une augmentation de la valeur ajoutée qu’elles produisent. On peut noter l’étude réalisée par Aboltins et Palabinskis en 2015, les deux chercheurs ont essayé plusieurs méthodes de séchage adaptées aux petites entreprises de brassage (l’une utilisant la convection et l’autre un système de ventilation), leur conclusion est que la meilleure option est le séchage par ventilation. Le séchage est plus efficace si les drêches sont d’abord pressées pour éliminer l’eau libre qu’elles contiennent, et il est possible d’utiliser le surplus de chaleur produit par les brasseries pour chauffer l’air utilisé.

 

Concernant le stockage des DDB fraiches, la meilleure option est la congélation, ce mode de conservation est le seul qui ne change pas la composition des DDB, et qui stoppe l’activité microbienne, le refroidissement doit être aussi rapide que possible pour arrêter l’activité enzymatique.

 

 

 

 

Sources :

 

 

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A propos
Etudiant en 4ème année d'école d'ingénieur en agriculture et agroalimentaire, en stage chez Brussels Beer Project pour travailler sur la problématique de la valorisation des drêches de brasserie !
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  • Th.
    Répondre

    Et bien j’en fais de très bonnes boulettes végétariennes sur une base de tofu rouge mixé mixé avec du concentré de tomates, un oignons, une gousse d’ail, sel, poivre, épices au goût.
    J’ajoute les drêches à la pâte obtenue pour lui donner plus de consistance et de mâche.
    Il suffit ensuite de former des boulettes, les paner, les cuire à l’huile ou au four.

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