لماذا توجد مخازن في التخمير؟

استخدم البشر الإيثانول - في النبيذ والبيرة والمشروبات الكحولية الأخرى - كعقار ترفيهي منذ عصور ما قبل التاريخ. في الآونة الأخيرة ، أصبح الإيثانول مهمًا أيضًا كوقود بديل. سواء للاستهلاك البشري أو للاحتراق في السيارات ، يتم إنتاج الإيثانول باستخدام الخميرة والميكروبات التي تخمر السكريات وتطلق الإيثانول كمنتج نفايات. تتم إضافة مخازن خلال هذه العملية للمساعدة في استقرار الأس الهيدروجيني.

يعد الحفاظ على درجة حموضة ثابتة أو تركيز أيون الهيدروجين أمرًا بالغ الأهمية للحصول على عائد جيد من التخمير. ذلك لأن الخميرة التي تخمر السكريات هي كائنات حية ، وتعمل كيميائها الحيوية بشكل جيد فقط ضمن نطاق معين من الأس الهيدروجيني ، تمامًا مثل نطاقك. إذا كنت مغمورًا في حمام بحمض الكبريتيك ، على سبيل المثال ، فسوف يقتلك أو يؤذيك بشدة. وينطبق الشيء نفسه على الخميرة: إذا كان الرقم الهيدروجيني مرتفعًا أو منخفضًا لدرجة أنه يقع خارج نطاق تحملها ، فقد يعيق نموها أو حتى يقتلها.

تحمل عملية التخمير في الخميرة بعض أوجه التشابه مع عملية التخمير التي تحدث في خلايا عضلاتك عندما تعاني من نقص الأكسجين - عند الركض على سبيل المثال. تطلق خلاياك ثاني أكسيد الكربون وحمض اللاكتيك من التخمر ؛ الخميرة ، على النقيض من ذلك ، تطلق ثاني أكسيد الكربون والإيثانول. إن ثاني أكسيد الكربون هذا ، في الواقع ، هو سبب استخدامك للخميرة لزيادة الخبز الغاز المحاصر يخلق فقاعات متوسعة في العجين.

في وعاء التخمير ، يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون في المحلول أعلى من المعتاد بسبب نشاط التخمير. الكثير من فقاعات ثاني أكسيد الكربون الزائدة هذه تنطفئ. ومع ذلك ، فإنه يحمض المحلول أيضًا لأن ثاني أكسيد الكربون المذاب يتحد مع الماء لتكوين حمض الكربونيك. إذا أصبح المحلول حمضيًا جدًا ، فقد يمنع نمو الخميرة. تفضل الخميرة الرقم الهيدروجيني في نطاق 4-6 ، لذلك يستخدم الخبازون ومصانع الجعة والصناعات الأخرى التي تعتمد على التخمير محاليل عازلة للحفاظ على الرقم الهيدروجيني ضمن النطاق الأمثل.

مع ارتفاع الأس الهيدروجيني ، يزداد المعدل الذي يفقد فيه المركب العازل أيونات الهيدروجين (البروتونات) ، و على الرغم من أن المزيد من المركب العازل فقد بروتوناته ، فإن الأس الهيدروجيني للمحلول يتغير فقط بعض الشيء. عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني ، تحدث العملية العكسية ؛ لقد قبل جزء أكبر من جزيئات العازلة البروتونات ، ومرة ​​أخرى يخفف المخزن المؤقت التغيير في الرقم الهيدروجيني. في الأساس ، يساعد المركب العازل على "امتصاص" الحموضة الزائدة أو القلوية. سيبدأ الأس الهيدروجيني في التغير بشكل ملحوظ فقط بمجرد تحييد معظم المركب العازل أو "استنفاده".