Une célèbre distillerie japonaise applique la technologie Vaisala au processus de production de shochu traditionnel

En 1934, le père du whisky japonais, Masataku Taketsuru, a fondé Nikka Whisky Distilling Co. Ltd dans la ville de Yoichi, au nord du Japon. Il a choisi Yoichi car son climat est proche de celui de l'Ecosse, où il avait lui-même appris à faire du whisky. Yoichi a été choisi comme nom de marque actuel, et la ville est fière de sa popularité internationale en tant qu'ambassadeur du whisky japonais.

Le début de l'histoire de l'usine Nikka Whisky de Moji dans le sud du Japon remonte à plus de 100 ans, avec sa fondation en 1914 sous le nom de « Suzuki Shoten Dairi Distillery ». Moji a prospéré en tant que port désigné par le gouvernement japonais pour l'exportation à l'ère Meiji. L'usine de briques rouges encore existante, conçue dans un style occidental, reflétait l'état de la technologie de pointe à cette époque. Après diverses fusions, l'usine est devenue une partie de Nikka Whisky en 2006 en tant que principale usine de production de shochu d'Asahi Group Holdings, une boisson distillée japonaise traditionnelle. Ces dernières années, l'usine a produit non seulement du shochu, mais aussi du whisky et d'autres spiritueux. En tant qu'usine hybride de Nikka Whisky, elle produit également du saké brut de haute qualité.

Saveur délicate du shochu : processus et savoir-faire du maître distillateur de shochu transmis de génération en génération

Plusieurs variétés de shochu d'orge authentique sont produites à l'usine Nikka Whisky de Moji. Il existe deux types de shochu : Otsu-rui et Kou-rui. Le shochu Otsu-rui, qui est généralement fabriqué avec une seule méthode de distillation, présente la saveur distincte de ses matières premières. D'autre part, le shochu Kou-rui, fabriqué avec une méthode de distillation continue, est connu pour sa saveur simple. Les deux méthodes de distillation étaient à l'origine utilisées pour la production de whisky.

Le principal produit de l'usine Nikka Whisky de Moji est le Kou-Otsu Konwa Shochu. Le Kou-Otsu Konwa Shochu est un mélange de shochu Otsu-rui et shochu Kou-rui, dont la saveur plus douce est plus facile à marier à une variété de repas. Cependant, cela nécessite un mélange minutieux de plusieurs types différents de shochu non transformés qui repose sur une gestion très attentive du processus de fabrication.

« Le subtil parfum de notre shochu Otsu-rui provient principalement de l'ester (composant parfumé) produit à partir de levure », explique Iori Takahashi de l'usine Nikka Whiskey de Moji. « Nous devons nous concentrer très soigneusement à chaque étape - de la fabrication du koji à la distillation. En particulier, la température de fermentation doit être constamment contrôlée en fonction des conditions de fermentation, afin de créer un environnement optimal pour la fermentation des levures. 

M. Takahashi souligne que le processus de production de shochu implique l'utilisation de matières premières vivantes telles que le koji et un mélange de koji et de levure. Pour cette raison, même avec une production automatisée à grande échelle, de nombreuses étapes nécessitent encore les compétences et les cinq sens d'un distillateur de shochu qualifié. De plus, l'accumulation de connaissances et de retours d'expérience est la clé pour pouvoir contrôler avec précision les conditions de production du koji et la quantité d'eau ajoutée, en fonction des fluctuations quotidiennes de température, d'humidité et d'autres facteurs environnementaux externes. La passion de l'artisanat prospère toujours dans le processus d'automatisation de pointe de l'industrie japonaise du shochu.

Remplacement de l'échantillonnage manuel par une mesure en ligne continue de la concentration d'alcool 

Le réfractomètre Vaisala est utilisé pour détecter la concentration d'alcool (force) après distillation sous pression réduite. Il est installé à la sortie de l'alambic où la distillation est effectuée et la concentration en ligne est mesurée.

Le moment précis où la distillation est arrêtée est très important dans le processus de production de shochu, car sa saveur est complètement différente au début, au milieu et à la fin de la distillation. Ainsi, le moment approprié pour obtenir la saveur désirée ne doit pas être manqué. Un retard dans l'arrêt de la distillation aura un impact important sur la qualité du shochu. En revanche, si la distillation est arrêtée trop tôt, son rendement en alcool sera insuffisant.

Avant l'introduction de la mesure en ligne de l'indice de réfraction de la concentration d'alcool, plusieurs analyses d'échantillonnage en laboratoire étaient nécessaires juste avant la fin de la distillation de chaque lot. Pour cette raison, le responsable devait rester sur place pour travailler chaque fois que le moment de l'arrêt de la distillation approchait. Il s'agit d'un point crucial dans le processus de distillation qui, s'il n'est pas géré correctement, peut entraîner un échec après le processus d'un mois de production de koji, de fermentation de la pâte de levure et de la seconde fermentation. Les mesures d'échantillonnage, effectuées par divers membres du personnel, affectent directement la qualité du shochu et sa concentration en alcool. Il était clair qu'un contrôle numérique précis et une surveillance continue fourniraient une qualité constante. Cependant, cela nécessiterait un instrument de haute précision capable de gérer une grande variété de shochu brut.

Découverte du réfractomètre Vaisala

En 2020, Vaisala a créé des paramètres d'étalonnage spécifiques au produit pour les concentrations d'alcool de plusieurs produits de l'usine Nikka Whisky de Moji, sur base des résultats des mesures du réfractomètre Vaisala. Cependant, il subsistait quelques hésitations, car l'utilisation d'un réfractomètre pour détecter la concentration d'alcool constituait à cette époque une nouvelle méthode de mesure pour l'usine Nikka Whisky de Moji.

« Lorsque cela m'a été expliqué pour la première fois, j'ai honnêtement senti qu'il n'y avait pas de corrélation entre un indice de réfraction et la concentration d'alcool, donc la détection est difficile à réaliser. » dit M. Takahashi. « On dit que 99 % des ingrédients contenus dans le shochu sont de l'eau et de l'éthanol. La qualité du shochu est déterminée par l'ingrédient parfumé contenu dans les 1 % restants. Je pensais que cette légère différence de 1 % aurait un grand effet sur un indice de réfraction, rendant impossible la détection linéaire de l'indice de réfraction. » 

Une fois que les tests d'échantillonnage de Nikka et les données de mesure du réfractomètre Vaisala ont montré une corrélation claire, il a été décidé d'installer le réfractomètre dans la ligne de traitement de Nikka à des fins de test. Les résultats d'un mois de test ont montré une corrélation stable dans les mesures, ce qui a convaincu M. Takahashi que le réfractomètre de procédé Vaisala en ligne peut être installé dans leur opération de procédé.

De plus, la fonction d'auto-nettoyage du prisme du réfractomètre de Vaisala a été vérifiée par l'absence de détérioration de l'exactitude pendant la durée de vie opérationnelle du prisme, ce qui constituait également un problème. « Si nous n'avions pas été en mesure de confirmer la propriété d'auto-nettoyage, nous aurions envisagé d'introduire un nettoyage CIP », explique M. Takahashi. « Mais, comme cela n'était pas nécessaire, nous avons pu limiter nos investissements en capital, ce qui a été un autre facteur majeur dans notre décision d'intégrer le réfractomètre Vaisala dans notre processus. »

Avantages de la mesure par réfractomètre en ligne pour la production de shochu 

• Améliorations de l'efficacité de l'échantillonnage et progrès de l'automatisation
  Après le passage de l'analyse d'échantillons en laboratoire à la mesure en ligne, des avantages évidents en termes de qualité et de coût ont été identifiés. « La première étape consistait à améliorer l'efficacité du travail d'échantillonnage », explique M. Takahashi. « Lors du prélèvement d'échantillons, la personne responsable doit être sur place environ 20 minutes avant la fin de la distillation. Étant donné que deux lots sont distillés chaque jour, cela a amélioré l'efficacité du travail de 20 minutes deux fois par jour, soit 40 minutes par jour. Actuellement, nous contrôlons le processus sur base des valeurs mesurées avec le réfractomètre Vaisala, ce qui a abouti à un processus de fin de distillation presque entièrement automatisé. »
• Amélioration de la cohérence de la qualité
  En termes de contrôle de la qualité, des normes claires pour les valeurs mesurées par le réfractomètre ont réduit les incohérences qui survenaient auparavant lorsque le moment de l'achèvement de la distillation était déterminé par les travailleurs. Cela a contribué à une qualité de produit plus constante et a permis de vérifier et d'analyser la qualité à l'aide de données numériques.
• Solution sur mesure pour l'application 
  « Nous avons reçu un excellent support d'application de la part de Vaisala, qui a abouti à une solution de mesure adaptée à notre processus, et nous prévoyons d'utiliser le réfractomètre en ligne sur d'autres gammes de produits, par exemple, sur le nouveau shochu brut et dans la distillation », explique M. Takahashi.
• Sans entretien
  Comme le volume d'alcool change constamment, de nombreuses bulles d'air sont produites et des fluctuations de débit de fluide se produisent souvent pendant le processus de distillation. Il en résulte un environnement dans lequel il est généralement plus probable que des erreurs de mesure de la chemise se produisent. Lorsque la conversion des valeurs obtenues à partir d'un débitmètre massique en densité a été tentée à l'usine Nikka Whisky de Moji dans le passé, les valeurs de concentration d'alcool converties étaient instables en raison des fluctuations du débit et des bulles d'air dans le liquide sortant du distillateur. L'expérience les a amenés à croire que les bulles d'air et les fluctuations de débit rendraient difficile la mesure en ligne.

« Le réfractomètre Vaisala n'est pas affecté par les bulles d'air et les valeurs mesurées sont stables », commente M. Takahashi.

« La stabilité des valeurs mesurées est également très utile lors du réglage de la commande de la machine. » Au cours des deux années qui se sont écoulées depuis qu'ils ont commencé à utiliser le réfractomètre Vaisala, celui-ci a fonctionné normalement, sans problème régulier, sans problème soudain ou sans dérive. « Nous analysons les tendances quotidiennes des valeurs des composants après la distillation pour nous assurer que nous détectons le bon moment de distillation », explique M. Takahashi. « Cependant, au cours de ces deux premières années, les valeurs mesurées dans le processus ont toujours été stables. Un autre avantage est l'absence de coût de fonctionnement, puisqu'il n'y a eu aucun problème majeur pendant le fonctionnement. »
 

Perspective de l'indice de réfraction

« Je pense que la mesure de l'indice de réfraction indique avec précision la corrélation entre les variétés de shochu et la teneur en alcool », déclare M. Takahashi. « Je suis impressionné par le fait que le réfractomètre puisse être utilisé dans des applications polyvalentes, tant qu'il existe une corrélation entre l'indice de réfraction et la substance à mesurer. »

Afin de continuer à apporter des améliorations au quotidien, Vaisala continuera d'écouter attentivement les commentaires des clients concernant la personnalisation des paramètres d'étalonnage spécifiques aux produits et les affichages d'interface pour diverses marques, en vue de l'expansion future des gammes. À l'avenir, une plus grande automatisation est attendue dans le domaine de l'alimentation et des boissons afin d'améliorer la rentabilité et l'hygiène. 

Une nouvelle culture de la distillation est apparue à Yoichi et Moji il y a longtemps grâce à l'intégration des compétences et de l'intuition du maître distillateur de shochu. Avec la technologie de mesure de pointe de Vaisala, cela pourrait se reproduire un siècle plus tard. Nous espérons que les technologies de mesure de Vaisala continueront à soutenir les améliorations dans un large éventail de secteurs, de l'infrastructure à la vie quotidienne, en passant par la culture.
 

À propos du réfractomètre Vaisala 

Les réfractomètres de procédé K-PATENTS de Vaisala peuvent être utilisés pour mesurer la concentration de liquide en ligne exacte dans diverses industries et applications. Les réfractomètres sont disponibles avec une certification sanitaire 3-A et sont parfaits pour le traitement hygiénique. 

Les réfractomètres Vaisala peuvent être installés dans des réservoirs ou des canalisations d'un diamètre de 6,4 cm ou moins. Le réfractomètre peut être monté en diagonale, soit directement sur le coin extérieur du coude d'un tuyau, soit via une cellule d'écoulement avec un collier sanitaire ou une connexion Varivent®.

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