La distillation constitue l'étape principale du processus de fabrication des spiritueux, mais elle ne permet pas forcément d'obtenir un spiritueux prêt à être stocké ou mis en bouteille.

Selon le type d'alcool et le procédé utilisé, une séparation supplémentaire peut s'avérer nécessaire pour éliminer les matières solides d'un moût fermenté, clarifier un alcool fraîchement distillé, éliminer les arômes de charbon de fût, retirer les particules de carbone ou éviter l'apparition d'un voile après l'assemblage et la mise à degré.

C'est pourquoi il convient de choisir un équipement de filtration en fonction de la tâche qu'il doit accomplir plutôt qu'en se basant simplement sur son degré de filtration nominal.

Une distillerie peut utiliser une centrifugeuse au début du processus, un filtre en profondeur lors de la clarification et un filtre à cartouche juste avant la mise en bouteille. Un autre producteur peut n'avoir besoin que d'une ou deux de ces étapes. Le whisky peut nécessiter un processus spécifique de filtration à froid, tandis que la vodka peut nécessiter un traitement au charbon actif suivi d'une filtration des particules.

Les équipements suivants couvrent les principales techniques de filtration et de séparation utilisées dans la production industrielle de spiritueux.

 

Équipements courants de filtration et de séparation utilisés dans les distilleries

Équipement / Technologie	Fonction principale	Applications typiques dans le secteur des spiritueux
Centrifugeuse à décanteur	Séparation solide-liquide à forte teneur en solides	Procédés de fermentation et de fabrication d'alcools de spécialité sélectionnés
Centrifugeuse à disques empilés	Clarification centrifuge fine	Séparation du moût fermenté, des levures et des matières en suspension
Filtre à manches	Filtration grossière ou intermédiaire	Préfiltration, élimination des particules de carbone, protection des équipements
Filtre à plaques et à cadres	Filtration sous pression à l'aide de feuilles filtrantes	Whisky, vodka, rhum, brandy, liqueurs
Filtre en profondeur / Feuilles filtrantes	Clarification, polissage et réduction de la turbidité	Whisky, brandy, vodka, spiritueux blancs et vieillis
Filtre à terre de diatomées / Kieselguhr	Filtration avec pré-couche et clarification	Sélection de whiskies, brandies, rhums et autres spiritueux
Filtre à cartouche	Filtration fine et finale des particules	Whisky, vodka, gin, rhum, brandy
Filtration au charbon actif	Traitement par adsorption	Vodka et alcools neutres
Microfiltration (MF)	Réduction des particules fines et des micro-organismes	Alcools sélectionnés et applications spécialisées
Filtre sous vide	Séparation grossière solide-liquide	Applications en amont limitées
Ultrafiltration (UF)	Séparation des macromolécules	Applications spécialisées dans le domaine des procédés
Nanofiltration (NF)	Séparation moléculaire sélective	Applications spécialisées dans le domaine des procédés ou du traitement de l'eau

Ce tableau ne se veut pas un simple classement allant du plus grossier au plus fin. Les centrifugeuses et les filtres fonctionnent selon des principes fondamentalement différents, et les systèmes à membrane répondent à un tout autre type de problème de séparation.

Pour la plupart des distilleries, le choix des équipements repose sur trois questions :

Que faut-il retirer ?

À quelle étape de la production faut-il l'enlever ?

Dans quelle mesure faut-il préserver le caractère d'origine de ce spiritueux ?

Ces questions sont plus utiles que de choisir la plus petite finesse de filtration disponible.

 

Filtres à plaques et à cadres

La filtration à plaques et cadres reste une solution pratique pour la clarification par lots dans de nombreuses distilleries.

Le filtre est constitué de plaques et de feuilles filtrantes. Lorsque l'alcool est pompé à travers le système, les matières en suspension sont retenues par le média filtrant. Il est possible de choisir différentes qualités de feuilles en fonction des produits et des objectifs de filtration.

Cela rend cet équipement particulièrement utile lorsqu'une distillerie privilégie la flexibilité plutôt qu'une spécification de filtration unique et fixe.

Les filtres à plaques et à cadres peuvent être utilisés pour :

• Clarification du whisky
• Polissage à la vodka et à l'alcool neutre
• Filtration du brandy et du rhum
• Clarification des liqueurs
• Filtration après mélange ou maturation

Un même filtre de base peut s’adapter à différents produits en modifiant les feuilles filtrantes et la surface de filtration.

Pour les distilleries de petite et moyenne taille, les équipements sont également relativement simples à utiliser et à entretenir. En contrepartie, les systèmes ouverts classiques nécessitent le remplacement et le nettoyage des feuilles filtrantes par les opérateurs. Lorsque la production est fortement automatisée, les systèmes fermés de filtration en profondeur peuvent être préférables.

 

Filtration en profondeur et feuilles filtrantes

La filtration en profondeur s'avère particulièrement utile lorsqu'un spiritueux contient des particules fines en suspension qu'il convient d'éliminer sans recourir exclusivement à un filtre de surface à haute finesse.

Au lieu de retenir les particules uniquement en surface, un média filtrant en profondeur offre une structure tridimensionnelle dans laquelle les particules sont retenues. La composition de la feuille filtrante peut également influencer l'adsorption et l'élimination des substances responsables de la turbidité.

La filtration en profondeur s'avère donc utile tant pour la clarification que pour le polissage.

Dans une distillerie, les feuilles filtrantes peuvent être choisies en fonction de différentes applications :

Filtres à mailles plus larges destinés à retenir les particules et à protéger les filtres en aval.

Des grains plus fins destinés au polissage d'un spiritueux avant la mise en bouteille.

Grades spécialisés destinés au contrôle de la turbidité et aux applications dans lesquelles l'interaction entre le média filtrant et l'alcool doit être soigneusement maîtrisée.

Le choix de la feuille filtrante ne dépend donc pas uniquement de la taille des particules. La composition de l'alcool, son degré d'alcool, la température et l'aspect final souhaité peuvent tous influencer le résultat.

Cela revêt une importance particulière pour le whisky et le brandy, où l'utilisation de supports de filtration inadaptés peut entraîner la présence de substances extractibles indésirables ou nuire à la stabilité du spiritueux fini.

 

Filtration à la terre de diatomées / au kieselguhr

La terre de diatomées, communément appelée DE ou kieselguhr, est un adjuvant de filtration utilisé dans la filtration par pré-couche.

Avant la filtration du produit, l'adjuvant de filtration est déposé sur la surface filtrante afin de former un gâteau de filtration poreux. L'alcool traverse ensuite cette couche, tandis que les matières en suspension sont retenues à l'intérieur du gâteau.

La filtration DE permet une clarification efficace et peut traiter une charge en particules relativement élevée. Elle peut être envisagée dans les cas suivants :

• Whisky
• Brandy
• Rhum
• Liqueurs
• Autres spiritueux nécessitant une clarification en profondeur

Les différentes qualités de DE présentent des caractéristiques de filtration différentes ; il convient donc de choisir l'adjuvant de filtration en fonction de l'alcool et du degré de clarification souhaité.

Il existe toutefois une distinction pratique entre la filtration par pré-couche de diatomite (DE) et les feuilles filtrantes en profondeur modernes. La diatomite (DE) est un adjuvant de filtration consommable, ce qui signifie que le matériau usagé doit être retiré et éliminé après utilisation. La préparation de la couche de pré-couche ajoute également une étape supplémentaire au processus.

C'est pourquoi une distillerie peut choisir entre un système DE traditionnel et un système de filtration en profondeur à plaques ou en circuit fermé, en fonction de l'échelle de production, des besoins en main-d'œuvre, des coûts d'exploitation et du taux de récupération du produit.

La filtration DE doit donc être considérée comme une option utile parmi d’autres dans le domaine plus large de la filtration en profondeur et de la préfiltration, plutôt que comme le filtre par défaut pour tous les spiritueux.

 

Filtres à cartouche

La filtration sur cartouche est généralement utilisée lorsqu'une distillerie a besoin d'une filtration fine contrôlée dans un système fermé.

Les éléments filtrants sont installés dans un boîtier conforme aux normes sanitaires, et l'alcool passe à travers la cartouche sélectionnée avant d'être acheminé vers le stockage, l'assemblage ou la mise en bouteille.

L'un de ses principaux avantages réside dans le fait qu'il s'intègre naturellement dans une chaîne de production moderne. Le boîtier de la cartouche occupe relativement peu d'espace au sol, les éléments filtrants peuvent être remplacés rapidement et le système peut être intégré à des opérations automatisées de transfert et de remplissage.

Les missions types sont les suivantes :

• Polissage final
• Élimination des particules fines
• Élimination des fines de charbon
• Protection des équipements de remplissage
• Filtration après maturation ou assemblage

Il est souvent plus efficace d'utiliser un filtre grossier en amont de la cartouche plutôt que de laisser la cartouche fine se charger de retenir tous les solides.

Par exemple :

Élimination des particules grossières → Filtration en profondeur → Filtration sur cartouche → Mise en bouteille

Cette approche réduit l'encrassement prématuré du filtre final et peut améliorer le rendement global de la filtration.

 

Filtres à manches

Les filtres à manches sont généralement utilisés en amont d'un système de filtration plus fine.

Le sac filtrant retient les particules en suspension lorsque le liquide le traverse. Comme ce sac peut supporter une charge de particules relativement importante, il s'avère utile lorsque l'alcool contient des particules provenant des fûts, des fines de charbon ou d'autres matières susceptibles d'encrasser rapidement une cartouche fine.

Dans une distillerie, un filtre à manches peut être installé :

• En amont d'un filtre à cartouche
• Après le traitement au charbon actif
• Lors de l'élimination des résidus de carbonisation des fûts
• En tant que filtre de protection sur une conduite de transfert
• Avant une nouvelle étape de polissage

L'équipement est relativement simple, et le remplacement du filtre est facile.

Son rôle est donc avant tout pratique : éliminer en premier lieu les particules les plus grosses et protéger l'étape de filtration fine en aval, qui est plus coûteuse.

On ne choisit généralement pas un filtre à manches simplement parce qu'un projet nécessite une “ filtration fine finale ”.”

 

Centrifugeuses à disques empilés

Une centrifugeuse à disques empilés effectue la séparation sans recourir à un milieu filtrant classique.

À l'intérieur du bol rotatif, le liquide est soumis à une force centrifuge élevée. Les fines particules en suspension, les levures et autres matières solides peuvent alors être séparées en fonction de leur densité.

Cette technologie s'avère donc utile lorsqu'une clarification est nécessaire, mais que le flux entrant contient encore suffisamment de matières solides pour rendre la filtration fine inefficace.

Dans les distilleries, les applications possibles sont les suivantes :

• Clarification du moût fermenté
• Élimination des levures
• Séparation fine solide-liquide
• Réduction de la quantité de matières solides pénétrant dans les équipements en aval
• Procédés de fabrication d'agaves et de spiritueux de spécialité sélectionnés

Ce qu'il faut retenir, c'est qu'une centrifugeuse ne se substitue pas simplement à un filtre.

Une centrifugeuse à disques empilés est particulièrement utile lorsque la séparation repose sur des différences de densité et que le procédé tire parti d'un fonctionnement en continu. Un filtre à cartouche ou un filtre en profondeur en aval peut toutefois s'avérer nécessaire lorsque le spiritueux fini nécessite un niveau plus élevé d'élimination des particules.

 

Centrifugeuses à décanteur

Une centrifugeuse à décanteur est destinée aux flux dont la concentration en matières solides est nettement supérieure à celle du liquide que l'on observe habituellement lors de l'étape finale de filtration.

À l'intérieur du bol rotatif horizontal, les matières solides se déposent sous l'effet de la force centrifuge et sont acheminées en continu vers la sortie des matières solides par le convoyeur à vis.

Un décanteur est donc adapté aux processus en amont tels que :

• Fermentation à haute teneur en matières solides
• L'agave et d'autres matières premières d'origine végétale
• Sélection de spiritueux à base de fruits
• Séparation solide-liquide avant la distillation
• Procédés spécifiques nécessitant l'élimination en continu de grandes quantités de matières solides

Une carafe est donc davantage liée à la séparation solide-liquide qu’à la filtration finale de l’alcool.

Dans le cas d'une distillerie traditionnelle de whisky, de vodka, de gin ou de rhum traitant un moût déjà clarifié, il n'y a peut-être pas vraiment de raison d'installer un décanteur. Son intérêt apparaît beaucoup plus clairement lorsque le processus de production génère une charge importante en matières solides.

 

Filtration au charbon actif

Le traitement au charbon actif ne relève pas de la filtration particulaire classique.

Sa fonction principale est l'adsorption : certains composés sont attirés par le charbon et y sont retenus. Cela rend le charbon actif particulièrement utile dans la production de vodka et d'alcools neutres, où la réduction des composants indésirables liés à la couleur, à l'arôme ou au goût peut faire partie du processus.

Voici un exemple de séquence de production simplifiée :

Distillation / Rectification → Traitement au charbon actif → Filtration des particules → Contrôle de la teneur en alcool → Filtration finale

Le traitement au charbon doit être soigneusement contrôlé. L'objectif n'est pas d'éliminer tous les composés présents dans l'alcool, car un traitement excessif peut également altérer les caractéristiques que le producteur souhaite conserver.

Après le traitement au charbon, on recourt généralement à une étape distincte de filtration des particules afin d'éliminer les fines de charbon avant que l'alcool ne poursuive son parcours dans la chaîne de production.

 

Filtration membranaire : MF, UF et NF

La filtration sur membrane peut être utilisée dans le traitement de l'alcool, mais elle relève principalement d'applications spécialisées plutôt que de la filtration finale courante des spiritueux classiques.

Microfiltration (MF)

La microfiltration utilise une membrane dont les pores sont relativement larges par rapport à ceux de l'ultrafiltration (UF) et de la nanofiltration (NF). Elle permet d'éliminer les particules fines et, selon le type de membrane et les conditions de fonctionnement, de réduire la charge microbienne.

Parmi les applications possibles, on peut citer certains types d'essence minérale, des flux de production et des besoins spécifiques en matière de clarification.

Ultrafiltration (UF)

L'ultrafiltration repose davantage sur la séparation en fonction de la taille moléculaire que la filtration conventionnelle des particules. Elle permet de retenir les protéines, les colloïdes et d'autres molécules de plus grande taille.

L'UF peut donc s'avérer utile pour certains flux de processus spécifiques dont l'objectif est de séparer des composants macromoléculaires. En règle générale, il n'est pas nécessaire de recourir à cette technique simplement pour rendre un whisky ou une vodka finis visuellement limpides.

Nanofiltration (NF)

La nanofiltration permet une séparation encore plus sélective et s'applique principalement à des applications techniques spécialisées, à la concentration ou au traitement de l'eau.

Pour la plupart des opérations classiques de mise en bouteille en distillerie, la filtration par microfiltration (MF), ultrafiltration (UF) et nanofiltration (NF) ne saurait se substituer à un système de filtration en profondeur ou à cartouche bien conçu.

 

En quoi les exigences en matière de filtration varient-elles selon le type de spiritueux ?

La filtration n'est pas uniformisée pour tous les spiritueux. Le procédé à adopter varie en fonction de la matière première, de la méthode de distillation, du processus de vieillissement et des caractéristiques recherchées pour le produit final.

Whisky

La filtration du whisky peut avoir plusieurs objectifs différents.

Une fois la maturation terminée, il peut s'avérer nécessaire d'éliminer les particules relativement grosses, telles que les résidus de carbonisation des fûts. Après l'assemblage et la mise en fût, le producteur peut également souhaiter contrôler la turbidité et obtenir un aspect homogène.

Pour un whisky filtré à froid, le processus peut se résumer ainsi :

Maturation → Filtration grossière → Refroidissement → Filtration fine en profondeur → Affinage final → Mise en bouteille

Les conditions de filtration dépendent de la teneur en alcool à l'embouteillage, de la température de refroidissement et du type de produit souhaité.

Un producteur de whisky qui choisit de ne pas recourir à la filtration à froid peut recourir à un procédé de clarification moins intensif, notamment lorsque la conservation d'un plus grand nombre de composés naturels fait partie du positionnement du produit.

Vodka

La vodka est généralement élaborée en mettant l'accent sur sa clarté et son profil sensoriel neutre.

Lorsque le charbon actif intervient dans le processus, la filtration remplit deux fonctions distinctes. D'une part, le traitement au charbon modifie le spiritueux par adsorption. D'autre part, la filtration en aval élimine les fines de charbon et les particules en suspension restantes.

Voici un exemple de séquence pratique :

Rectification → Traitement au carbone → Filtration des particules → Contrôle de qualité → Filtration finale

Le système de filtration doit être conçu de manière à ce que le produit final soit limpide, sans pour autant altérer inutilement le caractère acquis lors de la distillation.

Gin

La fabrication du gin repose davantage sur le processus d'infusion des plantes.

L'infusion à la vapeur introduit généralement moins de matières solides dans l'alcool que les méthodes impliquant une macération directe des plantes. La macération et d'autres méthodes d'extraction peuvent laisser des particules fines issues des plantes, qu'il faut éliminer avant la mise en bouteille.

Voici une méthode possible :

Extraction botanique / Distillation → Filtration grossière → Filtration fine → Contrôle de la teneur en alcool → Mise en bouteille

Pour obtenir un distillat botanique relativement pur, une seule étape de filtration fine peut suffire. Lorsque le spiritueux contient davantage de matières botaniques en suspension, il est possible d'utiliser en amont un filtre à poche ou un filtre en profondeur afin de protéger la cartouche finale.

Rhum

Il n'existe pas d'exigence universelle en matière de filtration du rhum.

Un rhum clair peut faire l'objet d'un polissage plus intensif afin d'obtenir un aspect limpide, tandis qu'un rhum plus corsé peut conserver délibérément davantage de composés qui contribuent à son arôme, à sa saveur et à sa sensation en bouche caractéristiques.

L'objectif est donc une clarification contrôlée plutôt qu'une filtration maximale.

Brandy

Le brandy peut poser des difficultés supplémentaires en matière de séparation, car le processus commence par les fruits.

La quantité de matières en suspension avant la distillation dépend du mode de traitement et de fermentation des fruits. Dans certaines applications, la séparation centrifuge permet de réduire la charge en matières solides avant la distillation.

Après maturation et assemblage, on peut recourir à une filtration en profondeur ou sur cartouche pour la clarification finale.

Le choix du média filtrant revêt une importance particulière pour les spiritueux contenant des composants susceptibles d'interagir avec les minéraux extractibles présents dans le média filtrant. C'est l'une des raisons pour lesquelles les spécifications du filtre doivent être prises en compte dans la conception du produit, plutôt que d'être choisies uniquement en fonction de leur indice de rétention nominal.

Tequila et spiritueux à base d'agave

La production à base d'agave peut générer une charge importante en matières solides avant la distillation, en fonction du procédé d'extraction et de fermentation.

Si nécessaire, une séparation centrifuge solide-liquide peut être intégrée avant la distillation afin de réduire la quantité de matières solides entrant dans l'alambic et dans les équipements en aval.

Après la distillation, les exigences en matière de filtration dépendent du fait que le spiritueux soit mis en bouteille jeune, après un certain temps de repos, ou après avoir été vieilli et assemblé.

Voici une méthode possible :

Traitement de l'agave → Fermentation → Séparation solide-liquide → Distillation → Vieillissement / Assemblage → Filtration finale

Cela illustre une nouvelle fois les rôles respectifs de la centrifugeuse et du filtre final : l'une traite les matières solides à un stade précoce du processus, tandis que l'autre prépare l'alcool en vue de la phase de fabrication du produit fini.

 

Comment choisir le bon système de filtration

Le choix du système de filtration approprié doit se faire en partant du processus et en remontant en amont.

Commencez par le spiritueux fini et définissez l'aspect, la stabilité et le profil sensoriel requis. Identifiez ensuite les éléments à éliminer pour obtenir ce résultat, ainsi que l'étape à laquelle cette élimination doit avoir lieu.

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte.

Types d'alcools : le whisky, la vodka, le gin, le rhum, le brandy et la tequila ont des exigences différentes en matière de filtration.

Charge en matières solides : un flux à forte teneur en matières solides peut nécessiter une centrifugation ou une filtration grossière avant l'utilisation d'un équipement plus fin.

Étape de filtration : un filtre installé avant la distillation n'a pas du tout la même fonction qu'un filtre installé juste avant la mise en bouteille.

Clarté visée : l’aspect visuel recherché détermine la stratégie de filtration appropriée.

Stabilité de la turbidité : le whisky et certaines autres boissons spiritueuses peuvent nécessiter des conditions de filtration spécifiques pour rester limpides après refroidissement ou dilution.

Traitement au charbon actif : les spiritueux traités au charbon actif nécessitent une élimination des particules en aval.

Caractéristiques du produit : une filtration excessive peut éliminer des composés qui contribuent à l'arôme, à la saveur, à la couleur ou à la sensation en bouche.

Capacité de production : à mesure que la capacité augmente, la surface filtrante, le débit, les cycles de filtration, le taux de récupération du produit, ainsi que les coûts de main-d'œuvre et de consommables prennent de plus en plus d'importance.

Nettoyage et hygiène : lors de l'intégration d'équipements de filtration dans une distillerie, il convient de prendre en compte les matériaux en contact avec le produit, la conception sanitaire et la stratégie globale de nettoyage en place (CIP).

 

La filtration dans le cadre d'une distillerie complète

Il n'existe pas de système de filtration universel adapté à toutes les distilleries.

Un producteur artisanal de gin peut se contenter d'un simple filtre à cartouche fin après la distillation des plantes. Une distillerie de whisky peut avoir besoin d'une élimination des particules grossières suivie d'une filtration en profondeur et, si nécessaire, d'une filtration à froid. Un producteur de vodka peut combiner rectification, traitement au charbon actif et filtration finale des particules. Un producteur de tequila peut avoir un besoin beaucoup plus important de séparation solide-liquide avant la distillation.

L'équipement doit donc être conçu en tenant compte de l'ensemble du processus de production, plutôt que d'être choisi comme une machine de filtration autonome.

Tiantai propose des solutions complètes de distillerie pour le whisky, la vodka, le gin, le rhum, le brandy, la tequila et d'autres spiritueux, avec des configurations de procédés élaborées en fonction des matières premières, des méthodes de fermentation, des équipements de distillation, de la capacité de production et des caractéristiques du spiritueux fini.

Les équipements de filtration et de séparation peuvent être intégrés à l'ensemble de la chaîne de distillation, depuis la séparation solide-liquide en amont jusqu'à la clarification, l'affinage et la filtration finale.

L'objectif n'est pas simplement d'obtenir la filtration la plus fine possible.

Il s'agit de retirer la matière appropriée au bon moment, tout en préservant la clarté, la stabilité, le caractère du distillat et le rendement souhaité.

Qu'il s'agisse d'une nouvelle distillerie ou de la modernisation d'une usine existante, Tiantai est en mesure de configurer les équipements de filtration et de séparation adaptés en fonction du type de spiritueux, de la capacité de production et des exigences globales du processus.