L’utilisation des levures sèches actives (LSA), associée à un protocole de remise en activité, a permis, dès le début des années 1980, de considérablement simplifier cette préparation. Ce protocole a ensuite été optimisé et simplifié à plusieurs reprises jusqu’à sa dernière version en 2007 (1).

Il permet de préparer, en seulement trois jours, un levain destiné à un tirage ponctuel, sur une seule journée. Nous rappelons les conditions de sa production et quelques conseils pratiques dans le schéma de préparation d'un levain de tirage et l’encadré "Quelques conseils pratiques" (en annexe).

Des schémas ont été proposés dès 1998 (2, 3) pour disposer d’un levain aux caractéristiques quasi constantes pour des tirages de plusieurs jours, voire plusieurs semaines.

Quelle que soit la durée du tirage, une semaine ou plusieurs semaines, le point de départ est toujours la préparation du levain initial à partir de levures sèches actives, comme évoqué au paragraphe précédent.

Ce levain "mère" va ensuite être alimenté chaque jour de tirage pour être maintenu en état stationnaire grâce à l’apport de milieu neuf, comme indiqué dans la suite de cet article.

Le principe de l’alimentation journalière

L’objectif est de disposer, pour chaque journée de tirage, du volume de levain nécessaire avec une composition identique (alcool entre 12 et 13 % vol. et une concentration en sucre autour de 20 g/L), mais surtout avec une population levurienne constante (50 à 60 millions de cellules/mL minimum) et dans un état physiologique équivalent. Le modèle général de ce type de propagation est présenté sur la figure 1.

Le principe du levain avec alimentation et prélèvements journaliers consiste à retirer chaque matin, dans la cuve à levain, la quantité nécessaire au tirage de la journée. Le volume restant est alimenté avec du vin, de l’eau, du sucre et de l’azote (sous forme de phosphate biammonique). La croissance des levures pendant les 24 heures (72 heures pour le week-end) qui suivent doit permettre de compenser la dilution faite par cet apport de "milieu neuf" pour retrouver, le lendemain ou après le week-end, les mêmes caractéristiques analytiques et une même concentration en levures.

Il y a une diminution progressive du volume de levain pendant la semaine soit, pour utiliser complètement le levain le dernier jour (cas d’un tirage de quelques jours), soit pour permettre une alimentation plus importante lors du week-end (cas d’un tirage sur plusieurs semaines).

La composition du milieu apporté chaque jour (dit milieu neuf) doit être calculée pour que les levures disposent des éléments nutritifs nécessaires à leur multiplication (sucre et azote exclusivement), mais aussi pour compenser (par un apport réduit d’eau) l’augmentation d’alcool liée à leur activité.

Le matériel

Les constructeurs ont développé des cuves spécifiques pour la préparation des ferments. Ces cuves en acier inoxydable doivent être équipées à minima :

- d’une régulation de température : le contrôle de la température est primordial pour la préparation d’un levain et surtout sa propagation sur plusieurs jours ou semaines. Le plus souvent la multiplication se fait à une température donnée, mais pour piloter la multiplication des levures en fonction des aléas de production, il est utile de pouvoir faire varier, rapidement et avec précision (0,1 à 0,2 °C près), la température des cuves dans une fourchette de 0 à 25 °C.

Remarque : ces mêmes cuves sont très utiles pour d’autres usages, en particulier pour la préparation "du pied de cuve malo" destiné à l'ensemencement de la fermentation malolactique (4, 5).

- d’un dispositif d’agitation comportant des pales de grande surface permettant une agitation lente (20 à 30 tours par minute).

- d’un système d’aération : l’aération est indispensable lors d’une propagation d’un levain sur plusieurs jours et a fortiori plusieurs semaines.

L’idéal est de disposer d’un manchon fritté, placé à proximité des pales de l’agitateur. L’alimentation en air est effectuée par une pompe à membrane, avec un air pris à l’extérieur à l’abri de toute pollution atmosphérique et filtré avant son introduction dans le levain.

La détermination de la quantité d’oxygène apportée nécessite un étalonnage préalable sur de l’eau. Il permet de déterminer la quantité d’oxygène effectivement transférée. Ce coefficient, dit kla, est fonction du débit de l’aération, de la géométrie de la cuve et du système d’agitation.

Ce coefficient doit être fourni par le fabricant ou déterminé par votre laboratoire.

Les apports journaliers

Le vin

Il est préférable d’utiliser le même vin que celui du tirage. Le vin représente la part la plus importante du volume d’alimentation d’un levain.

Le sucre

L’apport de sucre doit compenser la consommation des levures entre deux prélèvements.

Il est conseillé de maintenir la teneur en sucre (glucose-fructose) du levain à 20 g/L minimum de façon à ce que les levures ne se trouvent pas carencées, en cas d’incident (problème de régulation de température notamment), au cours d’une nuit et surtout d’un week-end. Cette "marge" de 20 g/L permet au vinificateur de réagir après l’incident, avant que le levain soit "sec" (sans sucre). La concentration en sucre (glucose-fructose) du levain oscille donc entre cette valeur de 20 g/L et 40 à 50 g/L selon la température choisie de propagation. L’apport se fait le plus souvent grâce à une liqueur préparée dans du vin (6), selon les conditions détaillées dans le tableau 1.

L’eau

L’apport d’eau doit être le plus minime possible mais il est rendu obligatoire pour éviter une augmentation du degré alcoolique qui empêcherait la multiplication levurienne.

L’azote

Les levures en forte concentration consomment rapidement les éléments azotés du vin, il est donc indispensable de rajouter ce nutriment quotidiennement. Cet apport doit se faire exclusivement sous forme de phosphate biammonique (et non sous forme de sulfate d’ammonium qui fait diminuer le pH). Un apport journalier de 20 g/hL doit être réalisé. Il doit être effectué sur le volume total du levain et non pas seulement sur le volume de l’alimentation.

L’oxygène

L’apport d’oxygène est lui aussi indispensable lors d’une propagation d’un levain. Son absence ou un apport insuffisant peut limiter, voire bloquer la multiplication cellulaire. La dose optimale d’oxygène est de 50 mg/L par jour.

Le moment et la vitesse de cet apport d’oxygène ont peu d’importance, mais il est plus pratique de le réaliser immédiatement après l’alimentation journalière du levain.

En l’absence de dispositif d’aération, il est possible de réaliser une aération une fois par jour par un remontage à l’air ou par l’intermédiaire d’un manchon fritté qui se branche à l’aspiration de la pompe. Pour une bonne aération du levain, effectuer un remontage correspondant à la totalité du volume contenu dans la cuve (temps à calculer en fonction du débit de la pompe).

NB : attention à l’encrassement du fritté qui peut modifier le kla de la cuve.

Les bases de calcul utilisées

Pour effectuer les calculs des volumes d’alimentation, il faut connaître, pour chaque température de consigne, le taux de croissance des levures et, approximativement, la quantité de sucre que consomme journellement un levain titrant 50 à 60 millions de levures.

Les nombreuses expérimentations réalisées, nous permettent de retenir les valeurs moyennes figurant dans le tableau 2. Le principe général est que la multiplication des levures, entre deux alimentations, doit compenser la dilution consécutive au prélèvement journalier de levain pour réaliser le tirage du jour et à l’apport de milieu neuf. Le taux de dilution du levain doit ainsi être l’inverse du taux de croissance puisque, pour maintenir une population stable, il faut que la croissance des levures compense la dilution. Le taux de dilution est le rapport :

En reprenant les valeurs du tableau 2, on calcule qu’il devra être de 0,70 (1/1,43) à 20 °C ; de 0,78 (1/1,28) à 16 °C et de 0,87 (1/1,15) à 13 °C.

La figure 2 donne le principe général d’une propagation de levain avec des besoins journaliers qui peuvent être équivalents ou différents. Ces besoins journaliers sont symbolisés par L1 pour le lundi jusqu’à L5 pour le vendredi, les volumes de levain mis en œuvre journellement par V1 à V5. Pour les calculs, il suffit de commencer par le dernier jour de tirage (le vendredi sur la figure).

Quand le tirage dure une semaine, le volume de levain du vendredi (V5) correspond au volume de levain nécessaire au tirage de ce même jour (L5). Après le tirage du vendredi, il ne reste plus de levain.

Le volume V4 du jeudi est déterminé à partir de l’alimentation qui doit être effectuée en tenant compte du taux de dilution. Comme dit précédemment, celui-ci est fonction de la température de propagation des levains : 0,70 à 20 °C ; 0,78 à 16°C et 0,87 à 13 °C.

Le volume à alimenter le jeudi est donc : V5 × taux de dilution. Pour connaître le volume total de levain du jeudi (V4), il faut ajouter le volume de levain nécessaire au tirage de cette journée (L4), soit :

V4 = (V5 × taux de dilution) + L4.

De même le mercredi :

V3 = (V4 × taux de dilution) + L3

et ainsi de suite.

Il est très facile de déduire à partir de la figure 2 les schémas de propagation pour des tirages sur 2, 3 ou 4 jours, en considérant le vendredi comme étant le dernier jour du tirage.

Exemple

Cas d’une propagation de levain réalisée à 16 °C avec des besoins journaliers variables en levain qui sont indiqués dans la première colonne du tableau 3.

Cet exemple correspond à un plan de tirage sur 4,5 jours avec des besoins en levain constant les trois premiers jours, puis inférieurs le jeudi (tirage des flacons spéciaux par exemple) et le vendredi (arrêt du tirage en fin de matinée). Le taux de dilution étant de 0,78 à 16 °C, les volumes de levain à mettre en œuvre au cours de la semaine sont indiqués dans la deuxième colonne du tableau 3.

Le principe (figure 3) est identique à celui utilisé pour la propagation sur une semaine, en commençant toujours par le dernier jour de tirage prévu.

Dans ce cas, le schéma décrit précédemment (figure 2) représente la dernière semaine de tirage, au cours de laquelle la totalité du levain est utilisée.

Pour passer à la semaine précédente, il faut tenir compte du passage du week-end. Pour un week-end classique, c’est-à-dire deux jours d’arrêt du tirage, le taux de dilution est égal à (taux de dilution)³.

A 16 °C par exemple, il sera de 0,78 × 0,78 × 0,78 soit 0,47.

Le volume à alimenter le vendredi de la semaine précédente est :

V1 × (taux de dilution)³ avec V1 volume de levain du lundi suivant.

Pour avoir le volume total de levain (V’5) de ce vendredi, il faut ajouter le volume de levain qui servira au tirage de cette journée (L’5) d’où :

V’5 = V1 × (taux de dilution)³ + L’5 et ainsi de suite.

Le principe reste le même, quel que soit le nombre de semaines de tirage.

Exemple

Cet exemple correspond à un planning de tirage sur deux semaines de 4,5 jours de tirage (demi-journée le vendredi) et une dernière semaine identique à celle de l’exemple précédent.

Les besoins journaliers en levain s’établissent comme indiqué dans le tableau 4.

A partir de ces données, il est possible de calculer de façon théorique les différents constituants du milieu d’alimentation (vin, liqueur et eau). Il ne s’agit que de valeurs théoriques, des ajustements sont faits ensuite, grâce à la détermination journalière du sucre réellement consommé. Ce sucre consommé journellement est estimé grâce à des mesures de masse volumique. Des dosages d’alcool effectués deux à trois fois par semaine permettent de contrôler le niveau d’alcool (voir l’exemple à la fin de cet article). Il est également utile de contrôler régulièrement le pH du levain.

Exemple

Pour illustrer ces calculs, nous avons pris l’exemple d’un schéma de propagation sur une semaine, à 16 °C, pour produire de façon régulière 10 hL de levain par jour (figure 4).

Les volumes d’alimentation en liqueur, vin et eau sont déterminés à partir des équations qui suivent.

Calcul du volume de liqueur

L’équation pour calculer le volume de liqueur à apporter pour compenser la consommation de sucres entre deux alimentations est celle qui figure ci-dessous.

Vol_liqueur = volume de liqueur à amener dans l’alimentation.

Vol_final = volume de levain après l’alimentation.

Vol_levain = volume de levain à alimenter.

20 = marge de sécurité de 20 g/L de sucres pour que le levain reste toujours sucré.

[sucres]_consommée = consommation journalière effective en sucres des levures.

Elle est calculée par la différence entre la masse volumique à 20 °C du levain un jour donné et la masse volumique également à 20 °C de ce même levain la veille, après alimentation.

[sucres]_liqueur = concentration en sucres (glucose-fructose) de la liqueur.

[sucres]_levain = teneur en sucres résiduel (glucose-fructose) dans le levain à alimenter.

Cette valeur devrait toujours être proche de 20 g/L. Elle peut être estimée par la différence entre la masse volumique à 20°C du levain et la masse volumique du vin sec (sans sucre).

NB : une unité de masse volumique correspond à environ 2,5 g/L de glucose-fructose.

Exemple

En reprenant l’exemple de la propagation sur une semaine à 16 °C, le volume d’alimentation calculé pour la journée du mardi est de 5,2 hL pour un volume à alimenter de 28,6 hL - 10 hL = 18,6 hL et un volume final de 23,8 hL. Imaginons que la masse volumique du levain soit de 999 à 16 °C le mardi à 8 heures et que celle du levain la veille (le lundi) après alimentation, était de 1 006 à 9 heures.

La masse volumique initiale est, après correction de température de : 1 006 - 1 = 1 005 à 20°C.

La masse volumique finale est, après correction de température de : 999 - 1 = 998 à 20 °C.

[sucres]_consommée = (1 005 - 998) × 2,5 = 17,5 g/L sur 23 heures, soit environ 18 g/L consommés en 24 heures.

La masse volumique d’un levain ne renfermant plus de sucres est voisine de 990.

[sucres]_levain = (998 - 990) × 2,5 = 20 g/L.

• Avec une liqueur dont la concentration en sucres ([sucres]_liqueur) est de 530 g/L en glucose-fructose, le volume de liqueur à apporter sera de :

• Avec une liqueur dont la concentration en sucres ([sucres]_liqueur) est de 650 g/L en glucose-fructose, le volume de liqueur à apporter sera de :

Calcul de l’apport de vin et d’eau :

vol_final × [alcool]_final = (vol_levain × [alcool]_levain) + (vol_liqueur × [alcool]_liqueur) + (vol_vin × [alcool]_vin) + (vol_final × [alcool]_produit)

avec :

Vol_final = volume de levain après alimentation.

[alcool]_final = titre alcoométrique final souhaité dans le levain (le lendemain) idéalement entre 12 et 12,5 % vol.

Vol_levain = volume de levain à alimenter.

[alcool]_levain = titre alcoométrique du levain à alimenter.

Vol_liqueur = volume de liqueur à amener dans l’alimentation.

[alcool]_liqueur = titre alcoométrique de la liqueur. Préparée dans un vin à 11 % vol. d’alcool, une liqueur à 530 g/L, à une teneur en alcool proche de 7,5 % vol. ; de 6,8 % vol. pour une liqueur à 650 g/L.

Vol_vin = volume de vin à amener dans l’alimentation.

[alcool]_vin = titre alcoométrique du vin utilisé pour l’alimentation.

[alcool]_produit = alcool qui sera produit pendant la multiplication, du fait de la consommation en sucres journalière des levures, soit [sucres]_consommée / 16,8*.

NB : * Il faut 16,8 g/L de glucose-fructose aux levures pour produire 1 % vol. d’alcool.

Exemple :

Le mardi (propagation une semaine à 16 °C), le levain à alimenter est à 12 % vol. d’alcool et doit être également à 12 % vol. d’alcool le lendemain.

Si la liqueur utilisée est une liqueur à 530 g/L de gucose-fructose.

Si le titre alcoométrique du vin utilisé pour l’alimentation est de 11 % vol.

Alors : 

Les schémas proposés permettent de répondre à tous les besoins en levain pour des tirages sur plusieurs jours ou plusieurs semaines.

La mise à disposition du volume de levain nécessaire est ainsi assez facile à prévoir quand les volumes journaliers sont réguliers ou du moins prédéfinis par le planning de tirage.

En cas d’événements imprévus (incident mécanique, arrêt de travail temporaire), il est possible soit de minimiser les pertes en levain en diminuant sa température, soit inversement d’augmenter la quantité disponible les jours suivant l’incident en augmentant cette température.

L’utilisation de ces équations permet aussi de calculer le dimensionnement de la cuverie à levain pour répondre à la cadence de tirage pratiquée dans l’établissement ou celle de son prestataire.

Un calcul simple montre que pour produire un volume journalier régulier de 10 hL, il faut disposer d’un volume maximum (le premier jour du tirage) qui est variable en fonction de la température, en l’occurence 27,7 hL à 13 °C ; 32,3 hL à 16  °C et 38,6 hL à 20 °C. Pour assurer la production de cette quantité journalière de levain (10 hL), il faut donc disposer d’une cuve d’au moins 40 hL ou deux cuves de 20 à 25 hL pour être capable d’assurer cet objectif.

En surveillant les paramètres physicochimiques du vin évoqués dans la première partie de cet article et en contrôlant la bonne préparation de son levain, il est possible aujourd’hui de minimiser les accidents de prise de mousse.

(1)  La préparation du levain à partir de levures sèches actives. Monique Laurent, Michel Valade, Le Vigneron Champenois, mars 2007, n° 3, p. 79-95.

(2) La propagation des levains de tirage. Monique Laurent, Michel Valade, Le Vigneron Champenois, mars 1998, n° 3, p. 29-52.

(3) Les levains de tirage. Cas des besoins journaliers irréguliers. Monique Laurent, Michel Valade, Le Vigneron Champenois, mai 1998, n° 5, p. 37-43.

(4) Faire la fermentation malolactique sans chauffage. Monique Laurent, Michel Valade, Dominique Moncomble Le Vigneron Champenois, juin 2009, n° 6, p. 50-66.

(5) Ensemencer la fermentation malolactique pendant la fermentation alcoolique. Monique Laurent, Michel Valade, Dominique Moncomble, Le Vigneron Champenois, juillet/août 2012, n° 7, p. 76-86.

(6) La teneur en sucres des liqueurs. Dominique Tusseau, Michel Valade, Le Vigneron Champenois, mai 1997, n° 5, p. 34-48.