¿Por qué hay tampones en la fermentación?

Los seres humanos han utilizado el etanol, en el vino, la cerveza y otras bebidas alcohólicas, como droga recreativa desde la prehistoria. Más recientemente, el etanol también se ha vuelto importante como combustible alternativo. Ya sea para consumo humano o para combustión en automóviles, el etanol se produce utilizando levadura, microbios que fermentan azúcares y liberan etanol como producto de desecho. Se agregan tampones durante este proceso para ayudar a estabilizar el pH.

Mantener un pH estable o una concentración de iones de hidrógeno es fundamental para obtener un buen rendimiento de la fermentación. Eso es porque las levaduras que fermentan los azúcares son organismos vivos y su bioquímica solo funciona bien dentro de un cierto rango de pH, al igual que el suyo. Si te sumergieran en un baño de ácido sulfúrico, por ejemplo, te mataría o te lastimaría gravemente. Lo mismo ocurre con la levadura: si el pH es tan alto o bajo que se sale de su rango de tolerancia, podría inhibir su crecimiento o incluso matarlas.

El proceso de fermentación en la levadura tiene algunas similitudes con el proceso de fermentación que tiene lugar en las células musculares cuando tienen poco oxígeno, por ejemplo, cuando corres. Sus células liberan dióxido de carbono y ácido láctico por fermentación; la levadura, por el contrario, libera dióxido de carbono y etanol. Ese dióxido de carbono, de hecho, es la razón por la que usas levadura para hacer que el pan crezca; el gas atrapado crea burbujas expansivas en la masa.

En una cuba de fermentación, la concentración de CO2 en la solución es más alta de lo normal debido a la actividad de fermentación. Gran parte de este exceso de CO2 burbujea. Sin embargo, también acidifica la solución porque el CO2 disuelto se combina con el agua para crear ácido carbónico. Si la solución se vuelve demasiado ácida, podría inhibir el crecimiento de levaduras. La levadura prefiere un pH en el rango de 4 a 6, por lo que los panaderos, cerveceros y otras industrias que dependen de la fermentación usan tampones para mantener el pH dentro de un rango óptimo.

A medida que aumenta el pH, aumenta la velocidad a la que el compuesto tampón pierde iones de hidrógeno (protones) y aunque una mayor parte del compuesto tampón ha perdido sus protones, el pH de la solución solo cambia levemente. Cuando el pH cae, ocurre el proceso inverso; una fracción mayor de las moléculas tampón han aceptado protones y, de nuevo, el tampón modera el cambio de pH. Básicamente, el compuesto tampón ayuda a "absorber" el exceso de acidez o alcalinidad. El pH solo comenzará a cambiar significativamente una vez que la mayor parte del compuesto tampón se haya neutralizado o "agotado".