La carbonatation est l'une des caractéristiques distinctives du kombucha.
Les consommateurs s'attendent à ce qu'un kombucha fini présente une effervescence légère et rafraîchissante, mais obtenir ce niveau de gazéification de manière constante à l'échelle industrielle est bien plus compliqué que de simplement verser du thé fermenté dans une bouteille scellée.
Le dioxyde de carbone présent dans le kombucha peut provenir d'une fermentation microbienne continue, ou être ajouté directement à l'aide de CO₂ de qualité alimentaire. Ces deux méthodes sont généralement appelées « carbonatation naturelle » et « carbonatation forcée ».
Les deux permettent d'obtenir du kombucha pétillant, mais leur comportement diffère et ils imposent des contraintes différentes au processus de fabrication.
Pour un producteur industriel de kombucha, la question essentielle n'est pas simplement de savoir comment rendre le kombucha pétillant. Il s'agit plutôt de parvenir à obtenir le niveau de gazéification souhaité de manière constante, en toute sécurité et sans perdre le contrôle de la fermentation, de la saveur et du conditionnement.
D'où provient le CO₂ présent dans le kombucha ?
Au cours de la fermentation du kombucha, les levures métabolisent les sucres et produisent plusieurs produits de fermentation, notamment de l'éthanol et du dioxyde de carbone.
Lorsque la fermentation se produit dans un récipient ouvert ou ventilé, une grande partie du CO₂ s'échappe dans l'environnement. La boisson peut donc acquérir une certaine gazéification naturelle, mais elle ne conservera généralement pas le même niveau de gaz dissous qu'une récipient sous pression hermétique.
La carbonatation prend davantage d'importance lorsque la fermentation se poursuit dans un environnement fermé.
Dans le cadre de la carbonatation naturelle, les sucres fermentables résiduels sont transformés en CO₂ par les micro-organismes encore présents dans la boisson. Si le récipient est hermétique, le gaz produit se dissout progressivement dans le liquide et augmente la pression à l'intérieur du récipient.
C'est le principe de base qui sous-tend le conditionnement en bouteille et d'autres formes de fermentation secondaire.
La carbonatation forcée fonctionne différemment. Au lieu de compter sur les micro-organismes pour produire la quantité de gaz nécessaire, on injecte du CO₂ de qualité alimentaire dans la boisson sous une pression contrôlée, afin qu’il se dissolve dans le liquide.
La distinction est simple :
- La carbonatation naturelle repose sur la fermentation pour produire du CO₂.
- La carbonatation forcée consiste à ajouter directement du CO₂ à la boisson.
Les implications en matière de production sont toutefois considérables.
Carbonatation naturelle vs carbonatation forcée
La carbonatation naturelle peut présenter un intérêt pour les producteurs de kombucha, car elle reste étroitement liée au processus de fermentation traditionnel.
Un producteur peut laisser les sucres résiduels et les levures actives poursuivre leur fermentation après la fermentation primaire. Dans un environnement hermétique, le CO₂ ainsi produit est retenu dans la boisson.
Cette approche peut contribuer à un profil de fermentation complexe, mais elle est aussi, par nature, plus difficile à maîtriser.
Les micro-organismes déterminent le rythme de production de gaz. La quantité de sucre disponible détermine l'ampleur de la fermentation supplémentaire qui peut se produire. Les variations de température peuvent modifier l'activité microbienne. La pression dans la cuve influe sur la dissolution du CO₂. Les conditions de conditionnement déterminent la quantité de ce gaz qui sera finalement conservée.
Par conséquent, la carbonatation naturelle peut entraîner des variations d'un lot à l'autre, à moins que le processus ne soit rigoureusement contrôlé.
La carbonatation forcée offre une approche différente.
Au lieu de demander à la culture de fermentation de produire exactement la quantité de CO₂ nécessaire à la boisson finale, le producteur peut ajuster la carbonatation au cours d'une étape de transformation distincte.
Cela peut faciliter le réglage d'un niveau constant de CO₂ dissous avant le remplissage.
Aucune des deux méthodes n'est automatiquement meilleure.
Le choix approprié dépend du profil souhaité du produit, de l'échelle de production, de la stratégie de fermentation, du format de conditionnement et du niveau de contrôle des procédés requis.
Pourquoi la carbonatation devient-elle difficile à une échelle industrielle ?
Une petite bouteille et une cuve de fermentation industrielle se comportent de manière très différente.
Dans un petit récipient hermétique, même une fermentation supplémentaire minime peut augmenter sensiblement la pression et la gazéification.
Dans un grand système de production, la relation entre le volume de liquide, l'espace de tête, la température, la pression et la dissolution du CO₂ revêt une importance bien plus grande.
Plusieurs variables interagissent simultanément.
Sucre résiduel
La levure a besoin d'un substrat fermentable pour produire du CO₂ supplémentaire.
S'il reste trop peu de sucres fermentables, la carbonatation naturelle risque d'être faible. S'il en reste trop, la fermentation risque de se poursuivre de manière plus intense que prévu.
Activité des levures
Le kombucha est issu d'une fermentation vivante plutôt que d'un simple processus de gazéification chimique. L'activité des levures peut évoluer avec le temps et varier d'un lot à l'autre.
Température
Le CO₂ est plus soluble dans un liquide froid que dans un liquide chaud. C’est pourquoi les conditions de carbonatation sont indissociables du contrôle de la température.
Une boisson gazéifiée à une certaine température peut contenir une quantité différente de gaz dissous lorsque sa température varie.
Pression
Une pression est nécessaire pour maintenir le CO₂ dissous dans la boisson.
La pression à l'intérieur de la cuve doit donc être prise en compte en même temps que la température du liquide et le niveau de gazéification souhaité.
Mélange et contact gaz-liquide
Pour se dissoudre efficacement, le CO₂ doit rester suffisamment longtemps en contact avec le liquide.
À l'échelle industrielle, la géométrie de la cuve, le mode d'injection de gaz, la circulation du liquide ainsi que la conception de la pierre de gazéification ou du diffuseur peuvent tous influencer les performances de gazéification.
C'est pourquoi le simple fait d'injecter du CO₂ dans un grand réservoir ne garantit pas automatiquement une carbonatation homogène.
Comment fonctionne la carbonatation forcée ?
Dans un système commercial de carbonatation forcée, le kombucha fermenté est transféré dans une cuve résistante à la pression.
La boisson est refroidie à une température adaptée à la gazéification, puis du CO₂ de qualité alimentaire y est injecté via un raccord de gazéification dédié ou un système de diffusion.
Le gaz se dissout dans le liquide tandis que le récipient est maintenu sous pression.
Selon le système utilisé, la carbonatation peut être effectuée dans une cuve de clarification, dans une cuve de carbonatation dédiée ou dans une cuve de fermentation secondaire résistante à la pression.
La séquence de base est la suivante :
Kombucha fermenté → Refroidissement → Cuve sous pression → Ajout de CO₂ → Dissolution → Kombucha gazéifié → Conditionnement
Le processus semble simple, mais pour obtenir une carbonatation constante, il faut maîtriser chaque étape.
Quelle doit être la teneur en CO₂ du kombucha ?
Il n'existe pas de niveau de gazéification unique qui convienne à tous les kombuchas.
La cible dépend :
- style du produit
- acidité et profil aromatique
- format de conditionnement
- conditions de service
- préférence des consommateurs
- équipements de remplissage
- température de stockage
Un kombucha très pétillant peut nécessiter un objectif différent de celui d'un produit légèrement gazéifié.
L'essentiel est que les producteurs commerciaux définissent la carbonatation comme une caractéristique mesurable.
Au lieu de se fier à des affirmations telles que “ suffisamment pétillant ”, une équipe de production peut définir une fourchette cible de CO₂ dissous et recourir à des procédures de mesure et de contrôle qualité adaptées pour vérifier le résultat.
Cela revêt une importance particulière lorsque le produit doit être conditionné dans des bouteilles ou des canettes.
Qu'est-ce qu'un « Brite Tank » ?
A réservoir Brite Il s'agit d'un récipient hermétique, résistant à la pression, utilisé pour la maturation, le stockage, la clarification et/ou la carbonatation des boissons.
Pour le kombucha, cette étape peut faire le lien entre la fermentation primaire et le conditionnement final.
Une publicité typique réservoir Brite peuvent inclure :
- capacité de refroidissement ;
- construction résistante à la pression ;
- Entrée de CO₂ ;
- pierre à gaz ou diffuseur ;
- vanne de prélèvement sanitaire ;
- équipements de décompression et de régulation ;
- Dispositif de pulvérisation CIP ;
- raccordements sanitaires d'évacuation et de transfert.
Ce type de récipient offre au producteur un contrôle nettement plus important que s'il comptait uniquement sur le conditionnement naturel en bouteille.
La boisson peut être conservée au frais, maintenue sous pression contrôlée, gazéifiée selon les spécifications, puis acheminée directement vers un système de remplissage.
Les cuves « Brite » de kombucha à usage commercial de Tiantai sont conçues pour ce type d'exploitation : elles sont fabriquées en acier inoxydable résistant à la pression, équipées de chemises de régulation de température, de dispositifs de prélèvement hygiéniques, de systèmes de nettoyage en place (CIP), d'un dispositif de protection contre la surpression et d'un raccord dédié à la carbonatation au CO₂.
Pierre de carbonatation : en quoi est-ce important ?
Une pierre de gazéification est un dispositif de diffusion de gaz utilisé pour introduire du CO₂ dans un liquide par de très petits orifices.
L'objectif est de créer une grande surface de contact gaz-liquide afin que le CO₂ puisse se dissoudre efficacement.
À l'échelle industrielle, la pierre de carbonatation doit être adaptée à la cuve et aux conditions de traitement.
Des facteurs tels que la porosité de la roche, l'emplacement, le débit de gaz, la pression, la température du liquide et la géométrie du réservoir influencent les performances de carbonatation.
Un système mal configuré peut entraîner une carbonatation inégale ou nécessiter un temps excessif pour atteindre le niveau souhaité.
Une conception adéquate des équipements peut également réduire les agitations inutiles et contribuer à protéger la boisson finie d'une exposition excessive à l'oxygène.
La gazéification naturelle et la gazéification forcée peuvent également être combinées
Les producteurs commerciaux ne sont pas obligés de se limiter à une seule méthode.
Un kombucha peut subir une fermentation naturelle et acquérir une certaine gazéification au cours de la fermentation secondaire, puis faire l'objet d'un ajustement contrôlé à l'aide de CO₂ avant son conditionnement.
Cette approche hybride peut permettre à un producteur de conserver une partie du caractère de fermentation tout en améliorant le contrôle du niveau de gazéification final.
Le juste équilibre dépend du concept de boisson.
Dans le cas d'un produit fermenté naturellement, la présence d'une activité biologique supplémentaire peut être voulue.
Pour un produit où la cohérence entre les lots est la priorité absolue, une plus grande partie de la gazéification finale peut être réalisée par des moyens mécaniques.
L'essentiel est de définir l'objectif de chaque étape.
Pourquoi la carbonatation industrielle doit-elle être conçue en tenant compte de l'ensemble du processus ?
La carbonatation n'est pas une étape isolée qui intervient à la fin du processus de fabrication du kombucha.
Ce processus concerne la fermentation, le refroidissement, l'aromatisation, la filtration, le stockage, le transfert et le remplissage.
Par exemple, les jus de fruits peuvent apporter des sucres fermentables supplémentaires. La filtration peut modifier la quantité de levure présente dans la boisson. Les variations de température peuvent avoir une incidence tant sur l'activité de fermentation que sur la solubilité du CO₂.
Même le mode de remplissage peut influencer le niveau de gazéification final dont bénéficie le consommateur.
Cela signifie qu’il convient de choisir un système de gazéification en fonction de l’ensemble du processus de production.
Un producteur qui prévoit de fabriquer un lot de 500 litres n'a pas les mêmes besoins qu'une usine produisant plusieurs milliers de litres par lot. Une marque commercialisant du kombucha vivant réfrigéré peut également nécessiter une stratégie différente de celle d'un producteur recourant à la stabilisation ou à d'autres traitements post-fermentation.
Conception d'un système de gazéification du kombucha à usage commercial
Dans le cadre de la production commerciale de kombucha, un système de carbonatation bien conçu doit permettre de contrôler les variables qui déterminent la teneur en CO₂ dissous.
Selon le processus, cela peut inclure :
Régulation de la température
La boisson doit être refroidie à la température appropriée pour la carbonatation.
Régulation de la pression
La cuve et le système de gestion de la pression doivent être adaptés aux conditions de carbonatation prévues.
Diffusion efficace du CO₂
Une pierre de gazéification ou un diffuseur bien conçu améliore le contact entre le gaz et le liquide.
Construction sanitaire
Tous les composants en contact avec le produit doivent être compatibles avec les procédures de nettoyage et d'assainissement de l'usine.
Suivi précis
Les opérateurs devraient être en mesure de surveiller les paramètres de processus pertinents plutôt que de se fier uniquement à une évaluation visuelle de la carbonatation.
Transfert contrôlé
La boisson gazeuse doit être acheminée vers la ligne de conditionnement en limitant au maximum les pertes de pression inutiles et les rejets de CO₂.
Les systèmes commerciaux de kombucha de Tiantai peuvent intégrer des cuves de fermentation et de maturation fermées et sous pression, dotées d'orifices de gazéification dédiés, de chemises de refroidissement, de raccords de transfert sanitaires et d'une fonctionnalité CIP. La configuration exacte de l'équipement dépend du volume des lots, de la méthode de gazéification, de la stratégie de fermentation et des exigences en matière de conditionnement.
Choisir la bonne méthode de gazéification
Pour un producteur de kombucha à vocation commerciale, ce choix peut se résumer en termes pratiques.
La carbonatation naturelle peut s'avérer appropriée lorsque le caractère de la fermentation et les méthodes de fabrication traditionnelles revêtent une importance particulière, et lorsque le producteur maîtrise suffisamment la teneur en sucre résiduel, l'activité des levures, la température, la durée d'affinage et la pression dans le conditionnement.
La carbonatation forcée peut s'avérer préférable lorsque la priorité est donnée à la reproductibilité de la carbonatation, à l'efficacité de la production, à un contrôle précis et à une intégration plus aisée dans un processus de mise en bouteille industriel.
Une approche hybride peut constituer un compromis lorsque le producteur souhaite obtenir certaines caractéristiques liées à la fermentation secondaire tout en ajustant le taux final de CO₂ avant le conditionnement.
Il n'existe pas de méthode de carbonatation universelle valable pour toutes les marques de kombucha. La bonne méthode est celle qui correspond aux spécifications du produit et qui peut être reproduite de manière fiable au volume de production prévu.
Du kombucha pétillant à un procédé reproductible
Il est relativement facile de rendre le kombucha pétillant.
Il est bien plus difficile de faire en sorte que chaque lot atteigne à peu près le même niveau de gazéification.
À l'échelle industrielle, la réussite de la carbonatation ne dépend pas uniquement du contrôle de l'apport en CO₂. Le point final de la fermentation, la teneur en sucre résiduel, l'activité des levures, la température de la boisson, la pression dans la cuve, la diffusion du gaz, les conditions de transfert et le remplissage sont autant de facteurs qui influencent le résultat final.
C'est pourquoi la carbonatation doit être prise en compte dès la conception du système de fermentation, plutôt que d'être ajoutée après coup.
Une brasserie commerciale de kombucha doit disposer d'un processus qui s'enchaîne de manière logique, de la fermentation au refroidissement, en passant par la carbonatation, le conditionnement et l'emballage.
Lorsque ces étapes sont conçues comme un système intégré, le producteur bénéficie d'un meilleur contrôle de la carbonatation, réduit au minimum les variations inutiles et peut augmenter sa production sans se contenter d'augmenter les quantités d'une recette destinée à de petits lots.
Pour une nouvelle usine de kombucha, la question essentielle n'est donc pas simplement :
“ Comment puis-je ajouter davantage de CO₂ ? ”
C'est :
“ Comment la fermentation, le refroidissement, la pression, la gazéification et le remplissage doivent-ils interagir pour obtenir un kombucha fini identique à chaque lot ? ”
C'est là le fondement d'une carbonatation fiable à l'échelle industrielle.