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Filtration

Pour une vue d'ensemble des outils en fonction des besoins et des vins

Mercredi 14 avril 2010 par Vitisphere


Jusqu’où filtrer ? De la vinification à la mise, de la clarification au zéro levure-zéro bactéries

Le besoin de filtrer le jus, les moûts puis le vin s’impose à différents stades de la vinification. Parce qu’il s’agit de filtrer des jus très chargés (bourbes, lies…), la filtration des moûts requiert un matériel qui n’est pas forcément compatible avec la finesse exigée pour la filtration des vins avant mise en bouteille. On distingue et trois familles de filtration, en fonction de la finesse des particules éliminées : - une filtration grossière, pour éliminer les bourbes et lies en début de vinification ; - une filtration avant mise en bouteille dite clarifiante, qui assure la limpidité des vins et réduit, parfois à moins de 10 par litre, la présence de micro-organismes, - et une filtration avant mise plus fine encore, dite stabilisante, mais nous préférons parler de filtration stérilisante (voir nos remarques sous le chapitre "Résumons-nous" sur ce choix de vocabulaire), qui garantit une stabilité micro-biologique totale en éliminant bactéries et germes. La filtration stérilisante s’impose de plus en plus pour les producteurs, en particulier à l’export. En la matière, les cahiers des charges des acheteurs sont de plus en plus exigeants. Avec la limpidité du vin (<1 NTU), sa teneur en germes viables est une contrainte technique et commerciale ; elle doit être le plus souvent inférieure à 10 germes viables par litre (ou par bouteille). Cette clarification, assortie d'une stabilisation microbiologique qui tend vers l'absolu sans le garantir, était jusqu'ici suffisante pour la plupart des marchés et posait déjà la question d'une filtration trop fine dénaturant les vins, en particulier pour les vins de milieu et haut de gamme. Cependant, certains acheteurs, en particulier à l’export, demandent aujourd'hui d’aller plus loin dans la stabilisation, jusqu’à garantir zéro levures et zéro bactéries. Ce résultat absolu ne peut être obtenu et garanti qu’au terme d’une filtration par plaques stérilisantes ou par filtre à cartouche. « La cartouche est le gendarme de la stabilité microbienne des vins, précise Jean-Yves Deyras, Chef des ventes Vins et Spiritueux France de Pall, Elle permet d’obtenir un vin exempt de levure à 0,65 µm et exempt de bactérie à 0,45 µm. On vous parlera de seuils de 0,2 ou de 0,3 µm en MFT : vous pourriez vous étonner que cette filtration sur un seuil plus petit ne permette pas la stérilisation, car les seuils de rétention en filtration frontale et tangentielle n’ont pas les mêmes référentiels. Il y a des demandes pour filtrer plus lâche, à 1µm pour les grands vins, et notamment les grands vins de Bordeaux, où les vins sont filtrés sur plaques ou sur des modules lenticulaires avec un seuil plus élevé (1 à 2 µm). La flore microbienne y est faible après 2 ans d’élevages en barriques et ne nécessite pas forcément une filtration à 0,65 µm, le pas de la tangentielle n’est pas encore franchi, même si certains y pensent. Avec un vrai travail en amont pour avoir une faible quantité de bactéries et de levures dont les levures du genre Brettanomyces avant élevage (notamment par filtration tangentielle), on peut très bien ne pas filtrer serré avant mise en gardant la philosophie de traitements des grands vins, mais le risque d’instabilité microbiologique reste présent. » Une filtration toujours plus fine des vins avant mise pose donc une question d’équipement aux producteurs. Et la question ne se pose pas de la même manière pour tous les vins : « Il faut bien se rendre compte qu’on joue sur deux tableaux, entre les grands crus, qui ne connaissent pas de contrôle micro-biologique, et les vins à faible valeur ajoutée, qui y sont beaucoup plus systématiquement soumis et pour lesquels la filtration sur cartouche s’impose au nom de la concurrence mondiale », rappelle Jean-Yves Deyras. Elle pose également une question sur la qualité du vin, comme le résume Yves Le Guillou, PDG de Predel : « Filtrer un vin, c’est forcément l’appauvrir en matière. Il s’agit, pour le vigneron, de respecter les qualités originelles du vin dans le cadre du cahier des charges défini par son client. De fait, en matière de filtration, on est entre deux exigences antagonistes : assurer la stabilité du vin et respecter ses qualités organoleptiques.» En la matière, les plaques clarifiantes Becopad de Predel donnent de très bon résultats dans l’élimination des brettanomyces avec peu de pertes de vin (pour en savoir plus, cliquez ici).

Préfiltration : l’étape à ne pas manquer, quelle que soit la méthode de filtration

De l’avis unanime des constructeurs la pré-filtration est l’étape-clé d’une filtration avant mise, qu’il s’agisse d’assurer le résultat de la filtration ou de réduire le coût de cette filtration. L’idée est que les vins arrivent à la filtration avant mise avec un indice de colmatage inférieur à 20, une turbidité raisonnable, une présence micro-biologique modérée. « Une MFT utilisée en préalable d’une filtration sur cartouche permet d’avoir un vin avec un indice de colmatage bas et constant (contrairement aux pré filtrations sur filtre à terre, sujettes à des relargages de terre), une turbidité déjà inférieure à 1 NTU, explique Jean-Yves Deyras (Pall), On peut ainsi réduire de 25 à 45 % la consommation de cartouches. Il y a d’autres méthodes pour préparer les vins et notamment l’enzymage, qui permet d’éliminer les grosses molécules colmatantes, comme les pectines et les glucanes. Ces opérations de préparation font peur : on va vous dire que le collage à la gélatine enlève de la couleur au vin, mais il faut savoir que, qu’elles soient collées, préfiltrées ou enzymées, les matières qui sont retirées du vin sont des matières instables qui peuvent être retenues sur les cartouches ou précipiter ultérieurement. Et que quand bien même on ne filtrerait pas le vin, cette couleur que vous voudriez préserver de la gélatine, tomberait toute seule quelques mois plus tard. On passe ainsi d’un coût de la filtration sur cartouche de 50 ct/hl à 25ct/hl. Avec la MFT en préfiltration, la dépense en consommable (cartouches) peut tomber à 20 ct/hl. » La MFT a ainsi trouvé une place dans le circuit d’approvisionnement d’un certain nombre de négociants : « Il faut relier les acteurs et les types de vins à leur approche de la filtration. Les négociants en vins à faible valeur ajoutée ont tendance à demander à leurs fournisseurs (caves coopératives, notamment) de préparer leurs vins en MFT afin de baisser leurs coûts de filtration sur cartouche. C’est tout particulièrement le cas des vins qui sont envoyés à l’export, mais pas seulement », conclue Jean-Yves Deyras.

Filtration par alluvionnage : vers plus de finesse dans le respect de l’environnement

Les filtres frontaux fonctionnant par alluvionnage requièrent l’utilisation d’adjuvants minéraux (diatomées : kieselguhr, perlite…). A l’issue du processus de filtration, ces déchets réclament une collecte spécifique et des rejets contrôlés. Ce constat concerne aussi bien les filtres presse, qui fonctionnent essentiellement par auto-filtration avec la rétention des matières filtrées et auxquels on peut ajouter des adjuvants, mais aussi les filtres rotatifs sous vide et les filtres à à cloche, sauf pour les solutions qui permettent l’extraction à sec du gâteau de déchets. En outre, le nettoyage et la désinfection des filtres requiert l’utilisation de liquides désinfectants agréés et un rinçage à l’eau chaude, avec sortie à 80 °C. Ces dépenses en eau, en énergie et en adjuvants représentent un coût pour les opérateurs et pour l’environnement. Ces méthodes de filtrations retiennent également beaucoup de vin. Ces dépenses et ces pertes constituent le principal inconvénient économique des filtres frontaux. Le développement des filtres tangentiels doit beaucoup à leur supériorité sur ces aspects. Mais, en raison d’autres avantages, les efforts des constructeurs tendent également à réconcilier filtration frontale et bon rapport coût/efficacité, car la filtration tangentielle reste une grosse consommatrice d’énergie : « Dans la filière vin en général, et en matière de filtration en particulier, la modernisation des équipements n’a pas tenu compte, jusqu’ici, de la réduction de leur coût environnemental : l’innovation des filtres tangentiels par rapport aux filtres de terres de diatomées frontaux a évacué la question des adjuvants et du traitement des déchets, et l’argument était la réduction du coût de fonctionnement pour l’utilisateur. Mais les filtres tangentiels restent de gros consommateurs d’eau et d’énergie. Nous sommes aujourd’hui face à une prise de conscience environnementale globale, qui nous impose, en tant qu’opérateurs responsables, de proposer des solutions qui combinent sécurité et économie de coût pour l’utilisateur et respect de l’environnement dans toutes ses composantes : énergie, eau, traitement des déchets… », précise Felipe Merino, Directeur Commercial Boissons pour l’Espagne et Spécialiste des Applications Boissons chez Millipore, en présentant Millichilling, le système de filtration frontale sans adjuvants externes de Millipore, alternative aux filtres à terre (pour en savoir plus, cliquez ici).

Filtres presse : l’Avis d’Expert de Fabrice Delaveau (Michael Paetzold SARL) : « Arrêtons les idées reçues»

« J’en ai assez d’entendre vilipender les filtres presse comme s’ils étaient toujours les outils d’il y a trente ans : bons à filtrer seulement les lies de soutirage et d’un usage à la fois coûteux et polluant. Les filtres presse ont évolué : en tant que constructeur et en tant que prestataire de service, nous avons justement misé sur cette technologie pour sa polyvalence. Les filtres presse couvrent tous le spectre des utilisations du matériel de filtration, sauf la stérilisation et justement nous n’en sommes pas partisans : la filtration stérilisante prive le vin de trop d’éléments essentiels à ses caractéristiques organoleptiques à notre sens. Du coup, le filtre presse fonctionne pour tous les usages que nous préconisons au cours du processus de vinification. De plus, il autorise un choix d’adjuvant de filtration très respectueux grâce à un faible débit surfacique (hl/h/m2.). En ce qui concerne les coûts d’utilisation, j’aimerais qu’on ne confonde pas l’investissement de départ (oui, un filtre presse coûte plus cher qu’un filtre cloche au départ) avec le coût de revient. Car la dépense en énergie, les pertes en vin, le rythme de consommation des adjuvants, le rythme de la filtration aussi, ne sont pas les mêmes et la comparaison tourne à l’avantage des filtres presse : seul ce dernier peut filtrer jusqu’à une limpidité parfaite des jus chargés jusqu’à 1000 NTU en un seul passage, alors qu’un filtre à cloche demande une préfiltration et plusieurs passages dès 150 NTU. La polyvalence des filtres presse apparaît là : ils sont aussi performants pour filtrer les bourbes que pour les filtrations avant mise en bouteilles, ce qui permet d’amortir leur achat par l’usage sur toute l’année et sur tout le cycle de vinification (c’est aussi pour cela que nous l’utilisons en tant que prestataire !). Pour le vin, c’est aussi une méthode préférable : un seul passage fatigue moins le produit ! Enfin, sur la question du traitement des déchets, le filtre presse est bien dans son temps. Ce matériel ne nécessite aucun volume d’eau pendant la filtration et peu de volume d’eau au nettoyage contrairement à d’autres matériels de filtration. Effectivement, on retient souvent de cette technique, la quantité de terre de filtration qui est produit et qu’il faut évacuer en fin de travail. Mais parlons un peu de dose d’alluvionnage, une filtration avant mise en bouteille n’utilise que 20 à 50 g/hl de vin traité, c’est moins qu’une poignée de terre. L’autre point extrêmement intéressant de la technique, c’est que ce fameux déchet est riche en matière organique et par sa composition, il est drainant ; deux éléments essentiels qui sont recherchés dans l’industrie du compostage ou l’ épandage direct. Ces filiales existent actuellement et fonctionnent parfaitement bien, on a donc une valorisation du déchet ce qui la encore est très en accord avec notre vie actuelle. Le problème, c’est qu’en France, on a souvent tendance a oublier la pollution invisible produit en grande quantité par des filtres dits modernes, la pollution liquide qui doit traverser toute une chaine de retraitement avec une station d’épuration avec utilisation d’énergie et qui pour une partie des déchets devra être envoyée en centre d’incinération. »

La filtration tangentielle étend son domaine de compétence

La filtration tangentielle se développe avec, pour forcer le trait, les avantages et les inconvénients inverses des filtres frontaux. Chez ces derniers, le flux à filtrer passe à travers les filtres, qui retiennent les plus grosses particules en suspension jusqu’au colmatage du filtre. Dans la filtration tangentielle, le flux est diffusé parallèlement aux filtres, la pression trans-membranaire attire le flux à filtrer à travers la membrane et celui-ci se clarifie alors que les particules qui ne traversent pas demeurent au dehors. La filtration tangentielle ne requiert pas l’utilisation d’adjuvants et ne pose pas la question du traitement des déchets. En revanche, ses membranes, en particulier quand elles sont organiques (polymère), sont sujettes au colmatage, dont les polysaccharides et les polyphénols sont les premiers responsables. Enfin, son plus haut niveau de technicité en fait un outil lourd à manier : les professionnels compensent en automatisant au maximum son fonctionnement, afin que la machine soit aussi autonome que possible. Le fonctionnement des filtres tangentiels prévoit ainsi des contre-courants (back pulse) qui limitent le colmatage des membranes et la dégradation de la recirculation, problème minoré par les membranes en céramique, moins propices aux dépôts de polysaccharides et de polyphénols. Ces back pulse permettent à un fabricant comme Ymelia d’afficher un débit notablement plus élevé que ses concurrents, avec du 300 l/m² sur le filtre tangentiel Névélys (innovation citée au Palmarès du SITEVI 2007), contre 70 à 110 l/m² en moyenne pour la MFT (et des moyennes de 350-450 l/m² sur plaques stérilisantes ; 700-800 l/m² sur plaques clarifiantes). On leur a reproché d’être encombrants, de manquer d’autonomie, de polyvalence et de représenter un investissement trop lourd pour de petites structures, mais les filtres tangentiels évoluent. « Le vigneron est multitâche : il doit pouvoir compter sur l’autonomie de la machine pour la laisser filtrer pendant qu’il est occupé à autre chose », constate Matthieu Lescoche, Responsable Marketing et Commercial de SIVA La préfiltration incorporée se développe pour étendre le domaine de compétence de la filtration tangentielle et/ou pour améliorer la qualité de filtration. SIVA est ainsi l'auteur du filtre VINI-TIS, muni d’un système de préfiltration, présenté lors du Sitevi 2009 à Montpellier, qui applique la solution tangentielle au traitement des bourbes (pour en savoir plus, cliquez ici). C’est également le cas chez Pall, explique Jean-Yves Deyras : « Nous avons présenté récemment un filtre tangentiel Oenofine XL, avec incorporation en entrée de la bentonite pour la stabilisation protéique des vins blancs et rosés. L’idée est d’éviter l’opération fastidieuse de collage dans les cuves. Notre système de membrane organique symétrique rend possible l’incorporation de bentonite, alors que la MFT sur membrane céramique ou sur membrane organique asymétrique interdit le traitement de vins très chargés en matières abrasives (bentonite, mais aussi charbon actif, traitement de vins traités à froid et présentant des cristaux de tarte et même résidus de kieselguhr, ce qui peut poser problème pour les vins pré-filtrés sur filtre alluvionnaire). Notre force, c’est la résistance de nos membranes organiques symétriques et filtrantes sur toute l’épaisseur de la membrane, alors que nos concurrents, avec membrane céramique ou sur membrane organique asymétrique, une membrane filtrante 20 à 30 fois plus fine (déposée sur une couche de support) qui s’altère puis se colmate plus rapidement. En plus de résister à la présence de matière abrasive, nos membranes affichent une durée estimée de vie de 6 à 10 ans. »

Résumons-nous...

Le tableau ci-dessus  tente de synthétiser les usages possibles des différents filtres, en cours de vinification et avant mise en bouteille.  Il est adapté de celui qui figure dans le dossier que MATEVI consacre à la filtration, à la lumière des témoignages des professionnels interrogés dans le cadre de la réalisation de ce dossier. Nous avons choisi de parler de filtration clarifiante et de filtration stérilisante. Les spécialistes  préfèrent cependant à "stérilisante" le terme de "stabilisante", qui peut induire en erreur les non-spécialistes. La préférence des spécialistes pour le mot 'stabilisation' est sans doute due au fait que la 'stérilisation' rappelle des traitements thermiques qui n'ont rien à voir avec la filtration. Nous avons cependant choisi de l'utiliser pour désigner sans équivoque la stabilisation absolue, c'est à dire l'absence de toute forme de vie microbienne, que permet d'atteindre la filtration sur plaque et sur cartouche. On la distingue ainsi d'une stabilisation finement menée, notamment sur filtres tangentiels, qui ne peut toutefois garantir l'exclusion de tout risque d'instabilité microbienne et que nous comprenons dans notre colonne "clarification avant mise". Le terme de 'clarification', d'usage dans la profession pour désigner la filtration avant mise hors stabilisation/stérilisation, rappelle le travail sur la turbidité des vins, sans introduire la notion d'épuration micro-biologique des vins, qui est pourtant réelle et suffisante pour bien des acheteurs (présence de germes inférieure à 10/l ou par bouteille).  L'utilisation de la filtration que nous désignons comme stérilisante et qui est désignée ailleurs sous le nom de stabilisante, est limitée aux acteurs dont les clients imposent le zéro levure et zéro bactéries dans leur cahier des charges (exigence en expansion, on l'a vu). Dans cet effort de synthèse, on retiendra également que la filtration n'est pas seulement une question de filtres et que la question des pompes qui approvisionnent les filtres, de la régularité de leur débit pour ne pas provoquer de relargages ou de coulures propices aux infections microbienne, doit également faire partie du Plan Filtration d'une cave, au même titre que la mise en place d'une pré-filtration efficace et d'une politique de traitement des déchets éventuels.

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