Savoir-faire · Ingrédient
Fabrication de l'alcool végétal : un sucre que des levures transforment, puis que des colonnes épurent jusqu'à ne plus rien goûter
L'alcool végétal est de l'éthanol obtenu par fermentation de produits agricoles. La fermentation le crée ; la distillation le concentre ; la rectification le rend neutre. C'est cette dernière opération qui en fait un solvant sans goût, titrant au moins 96 % vol.
Betterave, céréales, canne ou vin : la matière change, pas le principe. Des levures changent un liquide sucré en alcool et en gaz carbonique, puis on sépare cet alcool de l'eau et de tout ce qui l'accompagne. Le résultat, quand il répond aux critères européens, porte le nom d'« alcool éthylique d'origine agricole ».
Cet alcool nous arrive prêt à l'emploi : il sert de solvant à nos teintures mères. Cette page remonte donc en amont de nos ateliers. Elle décrit la fabrication selon la littérature publiée, sans rien affirmer de la matière première, du pays ou du fournisseur de l'alcool que nous employons.
LA MATIÈRE
Un sucre ou un amidon agricole
Betterave, mélasse, céréales, vin : toute matière fermentescible d'origine agricole.
LE GESTE CLÉ
La rectification
Une batterie de colonnes qui retire les composés porteurs de goût.
LE REPÈRE
96 % vol au minimum
Le titre exigé par le droit européen pour l'alcool éthylique d'origine agricole.
Deux idées reçues
Non, l'alcool végétal n'est pas une autre molécule. C'est de l'éthanol, exactement comme celui que l'industrie chimique obtient à partir de l'éthylène, un dérivé du pétrole ou du gaz. Ce qui les distingue, c'est l'origine et les traces qui l'accompagnent. Le droit européen en tire une conséquence nette : seul l'alcool obtenu à partir de produits agricoles peut porter le nom d'« alcool éthylique d'origine agricole » et entrer dans les boissons spiritueuses.
Et non, distiller encore et encore ne mène pas à l'alcool pur. À pression ordinaire, l'eau et l'éthanol forment un azéotrope : un mélange à 95,6 % d'éthanol en masse, soit environ 97 % vol, qui bout à 78,2 °C en donnant une vapeur de même composition que le liquide. Aller au-delà demande une autre technique.
Le procédé, en huit étapes
Les titres du schéma mènent chacun au détail de l'opération, plus bas.
Betterave ou mélasse, céréales, canne, vin.
Une seule exigence de principe : une origine agricole.
↳ Écartés ici : terre, pierres, corps étrangers.
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Jus sucré par diffusion, ou amidon cuit et liquéfié
vers 95 à 105 °C par une α-amylase.
↳ Écartées ici : les pulpes épuisées, pour la betterave.
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Pour les céréales seulement : une glucoamylase
découpe l'amidon en glucose vers 60 à 65 °C.
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Des levures changent le sucre en éthanol et en gaz carbonique.
Le moût atteint couramment 10 à 12 % vol.
↳ Écarté ici : le gaz carbonique, près de la moitié de la masse du sucre.
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Une première colonne tire l'alcool du moût fermenté.
Il sort concentré mais encore chargé de composés volatils.
↳ Écartés ici : l'eau, les levures et les matières non fermentées (vinasses, drêches).
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Plusieurs colonnes en série retirent les têtes, les alcools supérieurs et le méthanol.
C'est ici, et seulement ici, que l'alcool devient neutre, à 96 % vol.
↳ Écartés ici : aldéhydes et esters, huiles de fusel, méthanol.
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Titre alcoométrique, teneurs résiduelles, absence de goût étranger.
Des limites fixées par règlement européen.
↳ Écarté ici : tout lot hors critères, renvoyé en rectification ou déclassé.
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Cuves closes, liquide très inflammable.
L'alcool éthylique d'origine agricole, prêt à servir de solvant.
Les trois premières étapes préparent un sucre simple pour les levures ; la quatrième crée l'alcool ; les suivantes ne font plus que séparer. La distillation retire l'eau et les matières solides ; la rectification retire les autres composés volatils. C'est elle qui distingue un alcool neutre d'une eau-de-vie.
Chaque étape en détail
ÉTAPE 1
Réception des matières premières
Deux familles de matières se partagent la pratique : les matières sucrées (betterave et son jus, mélasses de sucrerie, canne à sucre, vin) et les matières amylacées (blé, maïs et autres céréales), dont le sucre est d'abord enfermé dans l'amidon.
ÉTAPE 2
Extraction des sucres ou liquéfaction
Pour la betterave, le sucre est tiré des cossettes par diffusion dans l'eau chaude, comme en sucrerie ; la mélasse et le vin, déjà liquides, sont simplement dilués ou mis en cuve. Pour les céréales, le grain est broyé puis cuit : l'amidon gélifie, et une α-amylase bactérienne résistante à la chaleur le coupe en fragments vers 95 à 105 °C, à pH 6 à 6,5.
ÉTAPE 3
Saccharification
Les levures ne consomment pas l'amidon : une seconde enzyme, la glucoamylase d'origine fongique, détache une à une les unités de glucose des fragments laissés par la liquéfaction. Elle travaille vers 60 à 65 °C et à pH 4 à 4,5. Elle peut être menée en même temps que la fermentation, dans la même cuve. Les matières sucrées s'en passent.
ÉTAPE 4
Fermentation alcoolique
La levure Saccharomyces cerevisiae fait le travail : il faut couramment 50 à 70 heures pour atteindre 10 à 12 % vol ; un exemple industriel publié fermente à 32-34 °C. Les levures forment aussi des sous-produits : du glycérol, de l'ordre de 1 % du moût, et des traces d'alcools supérieurs, d'esters et d'aldéhydes.
ÉTAPE 5
Distillation
Le moût fermenté est chauffé à la vapeur dans une colonne à plateaux. L'éthanol, qui bout vers 78 °C, monte avec une partie de l'eau ; le reste descend et sort en pied de colonne. Ce résidu porte le nom de vinasse pour la betterave et la canne, de drêches pour les céréales. L'alcool récupéré en tête garde les substances volatiles de la fermentation.
ÉTAPE 6 — L'ÉTAPE CLÉ
Rectification
Une installation classique enchaîne trois colonnes. La colonne d'hydrosélection dilue l'alcool avec de l'eau vers 10 % vol : les alcools supérieurs deviennent plus volatils et partent en tête. Le rectificateur, d'environ 80 plateaux, remonte l'éthanol vers 94 % en masse, rejette les produits les plus volatils — les « têtes » — et soutire latéralement les huiles de fusel. Le déméthyliseur retire enfin le méthanol.
ÉTAPE 7
Contrôle
L'alcool est comparé aux critères du règlement (UE) 2019/787 : titre d'au moins 96,0 % vol, teneurs maximales en acidité, esters, aldéhydes, alcools supérieurs, méthanol, extrait sec et bases azotées, furfural non détectable. S'y ajoute un critère sensoriel : aucun goût décelable autre que celui des matières premières.
ÉTAPE 8
Stockage et expédition
L'alcool est stocké en cuves closes, puis expédié. L'éthanol est classé « liquide et vapeurs très inflammables » (mention H225). Son point d'éclair, en vase clos, est de 13 °C pur et de 17 °C à 95 % vol, selon l'INRS : à température ambiante, ses vapeurs peuvent s'enflammer. Les cuves restent fermées pour cette raison, et parce que l'alcool s'évapore.
Ce que coûte le procédé
Le premier coût est la matière. Selon l'équation de Gay-Lussac, une molécule de glucose donne deux molécules d'éthanol et deux de gaz carbonique. En masse, cela fait au mieux 0,511 g d'éthanol par gramme de glucose, et 0,489 g de gaz carbonique. Dans la pratique, une partie du sucre nourrit les levures ou devient glycérol : les fermentations industrielles atteignent 90 à 93 % de ce rendement théorique.
Le deuxième est l'eau. Un moût à 10 à 12 % vol contient l'alcool en faible proportion : il faut distiller 8 à 10 litres de moût fermenté pour obtenir un litre d'éthanol pur. Tout le reste ressort en vinasses ou en drêches, des volumes qu'il faut ensuite gérer.
Le troisième est l'énergie. Pour les céréales, la liquéfaction et la saccharification représentent à elles seules de l'ordre de 30 à 40 % de l'énergie consommée. La distillation et la rectification consomment beaucoup de vapeur : selon une étude de simulation publiée, un autre agencement des colonnes d'alcool neutre la réduirait jusqu'à 45 %.
Le paradoxe du sucre qui s'envole. Un kilo de glucose ne peut pas donner plus de 511 g d'éthanol : près de la moitié de sa masse quitte la cuve sous forme de gaz carbonique, sans que rien ne soit perdu au sens chimique. Ces 511 g occupent environ 0,65 litre. Avec un rendement réel de 90 à 93 %, on retrouve environ 0,58 à 0,60 litre d'éthanol pur par kilo de sucre fermenté — avant les pertes de la distillation.
Exemple de calcul ; masse volumique de l'éthanol pur prise à 0,789 g/ml à 20 °C.
Pourquoi un alcool devient neutre
L'éthanol n'est pas seul dans le moût fermenté : il y a l'acétaldéhyde et l'acétate d'éthyle, plus volatils que lui ; les alcools supérieurs — propanol, isobutanol, alcool isoamylique — qui forment les huiles de fusel ; le méthanol. Ces congénères font le goût d'une eau-de-vie ; un alcool neutre en est presque débarrassé.
Leur volatilité change avec la teneur en eau : les alcools supérieurs deviennent nettement plus volatils quand l'alcool est dilué, d'où la colonne d'hydrosélection. Le méthanol, lui, ne naît pas des levures mais de la pectine des végétaux, dont une enzyme de la plante libère des groupes méthyle ; il se répartit tout au long de la distillation et demande sa propre colonne.
La colonne rectificatrice concentre l'éthanol jusqu'au voisinage de l'azéotrope. C'est pourquoi l'alcool de bouche plafonne autour de 96 % vol : c'est le titre exigé par le règlement européen, et il se situe juste sous la limite que la distillation ordinaire ne peut pas franchir.
Le paradoxe des derniers pour cent. Passer de 10 à 96 % vol se fait par distillation. Passer de 96 à plus de 99 % vol, non : l'azéotrope bloque la colonne. L'alcool carburant, qui doit être presque anhydre pour se mélanger à l'essence, passe donc par une étape de plus, souvent des tamis moléculaires qui retiennent l'eau. L'alcool des teintures mères n'en a pas besoin : on le mélange de toute façon à l'eau.
Dénominations et exigences
Le règlement (UE) 2019/787 définit l'« alcool éthylique d'origine agricole » : obtenu exclusivement à partir de produits agricoles, sans goût autre que celui des matières premières, et conforme aux limites ci-dessous, en grammes par hectolitre d'alcool pur.
| Critère | Limite |
|---|---|
| Titre alcoométrique volumique | 96,0 au minimum |
| Acidité totale (acide acétique) | 1,5 g/hl au maximum |
| Esters (acétate d'éthyle) | 1,3 g/hl au maximum |
| Aldéhydes (acétaldéhyde) | 0,5 g/hl au maximum |
| Alcools supérieurs (méthyl-2 propanol-1) | 0,5 g/hl au maximum |
| Méthanol | 30 g/hl au maximum |
| Extrait sec | 1,5 g/hl au maximum |
| Bases azotées volatiles | 0,1 g/hl au maximum |
| Furfural | non détectable |
Végétal ou de synthèse
L'éthanol de synthèse s'obtient en faisant réagir l'éthylène avec de la vapeur d'eau, vers 230 °C (environ 500 K) et 60 à 70 atmosphères, sur un catalyseur à l'acide phosphorique. La molécule est la même ; l'origine, non.
Le règlement 2019/787 réserve les boissons spiritueuses à l'alcool d'origine agricole, y compris pour diluer ou dissoudre un colorant ou un arôme. Un alcool de synthèse ne peut pas porter le nom d'alcool éthylique d'origine agricole.
Alcool biologique
Un alcool biologique est un alcool éthylique d'origine agricole dont les matières premières sont issues de l'agriculture biologique et dont la fabrication suit le règlement (UE) 2018/848.
Le règlement 2019/787 ajoute une règle de dénomination : on ne peut citer une matière première (« alcool de blé », par exemple) que si l'alcool en provient exclusivement.
Ce que l'alcool apporte à une teinture mère
Un solvant réglable
Mélangé à l'eau en proportions choisies, l'alcool dissout les composés de la plante que l'eau seule laisserait. Rectifié, il n'apporte pas de goût propre.
Conserver et stocker
L'alcool permet à la teinture de se garder sans conservateur ajouté. Il impose aussi ses précautions : récipients fermés, à l'écart des flammes. Selon l'INRS, même un éthanol à 70 % vol a un point d'éclair de 21 °C.
L'étiquette
Le règlement (UE) n° 1169/2011 impose d'indiquer le titre alcoométrique volumique acquis des boissons titrant plus de 1,2 % vol. Sur nos fiches, le titre de chaque teinture est donné.
Pour la suite, voir la fabrication des teintures mères.
Où le retrouver chez nous
Nous ne vendons pas d'alcool en l'état. Vous le retrouvez comme solvant dans deux rayons de plantes :
Teintures mères
Plantes macérées dans de l'eau pure et de l'alcool végétal biologique, avec un titre propre à chaque plante : 65 % vol pour le millepertuis, par exemple.
Extraits de plantes fraîches
L'alcool y est en faible proportion, de l'ordre de 14,5 à 16 % du volume, avec de l'eau, de la glycérine végétale et du miel.
Voir toutes les teintures mères
Vous êtes une marque ou une épicerie ?
Nous élaborons teintures mères et macérats hydro-alcooliques sous votre marque. Voir notre page teintures mères et macérats à façon.
Sources
- Règlement (UE) 2019/787 du 17 avril 2019 concernant les boissons spiritueuses, art. 5, 6 et 13 — définition, 96,0 % vol, teneurs maximales, dénomination.
- Règlement (UE) 2018/848 du 30 mai 2018 relatif à la production biologique et à l'étiquetage des produits biologiques.
- Règlement (UE) n° 1169/2011 concernant l'information des consommateurs sur les denrées alimentaires, art. 9, § 1, point k) — titre alcoométrique des boissons de plus de 1,2 % vol.
- Bai F. W., Anderson W. A., Moo-Young M., « Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks », Biotechnology Advances, 26(1), 89-105, 2008 — rendements théorique et industriel, conditions de fermentation.
- Xu Q.-S., Yan Y.-S., Feng J.-X., Biotechnology for Biofuels, 9, 216, 2016 — liquéfaction, saccharification, part de l'énergie.
- Batista F. R. M., Follegatti-Romero L. A., Meirelles A. J. A., « A new distillation plant for neutral alcohol production », Separation and Purification Technology, 118, 784-793, 2013 — colonnes de rectification, économie de vapeur.
- Decloux M., Coustel J., « Neutral spirit production: simulation of a distillation plant », Industrie delle Bevande, 2006
- Botelho G. et al., « Methanol in grape derived, fruit and honey spirits: a critical review on source, quality control, and legal limits », Processes, 8(12), 1609, 2020 — origine du méthanol.
- INRS, fiche toxicologique n° 48 « Éthanol », 2019 — inflammabilité, points d'éclair.
- CRC Handbook of Chemistry and Physics — azéotrope eau-éthanol, masse volumique.
- OIML R 22, Tables alcoométriques internationales
- University of York, The Essential Chemical Industry, fiche « Ethanol » — éthanol de synthèse, déshydratation.
- Fiches produit Crystal Gourmet
Les conditions opératoires citées sont celles de la littérature scientifique publiée ; chaque fabricant a les siennes.
Voir aussi : la fabrication de la glycérine végétale · la fabrication du vinaigre, où l'alcool devient acide acétique · la fabrication du sucre · la fabrication des teintures mères · tous nos savoir-faire. Nous sommes toujours disponibles au 06 66 45 88 96.