Les humains ont utilisé l'éthanol - dans le vin, la bière et d'autres boissons alcoolisées - comme drogue récréative depuis la préhistoire. Plus récemment, l'éthanol est également devenu important en tant que carburant alternatif. Que ce soit pour la consommation humaine ou la combustion dans les voitures, l'éthanol est produit à partir de levures, des microbes qui fermentent les sucres et libèrent de l'éthanol comme déchet. Des tampons sont ajoutés au cours de ce processus pour aider à stabiliser le pH.
pH
Le maintien d'un pH stable ou d'une concentration en ions hydrogène est crucial pour obtenir un bon rendement de fermentation. C'est parce que les levures qui fermentent les sucres sont des organismes vivants, et leur biochimie ne fonctionne bien que dans une certaine plage de pH, tout comme la vôtre. Si vous étiez plongé dans un bain d'acide sulfurique, par exemple, cela vous tuerait ou vous blesserait gravement. Il en va de même pour les levures: si le pH est si élevé ou si bas qu'il sort de leur plage de tolérance, cela pourrait inhiber leur croissance ou même les tuer.
Gaz carbonique
Le processus de fermentation dans la levure présente certaines similitudes avec le processus de fermentation qui se déroule dans vos cellules musculaires lorsqu'elles manquent d'oxygène - lorsque vous courez, par exemple. Vos cellules libèrent du dioxyde de carbone et de l'acide lactique lors de la fermentation; la levure, en revanche, libère du dioxyde de carbone et de l'éthanol. Ce dioxyde de carbone, en fait, est la raison pour laquelle vous utilisez de la levure pour faire lever le pain; le gaz piégé crée des bulles en expansion dans la pâte.
Acide carbonique
Dans une cuve de fermentation, la concentration de CO2 dans la solution est supérieure à la normale en raison de l'activité de fermentation. Une grande partie de cet excès de CO2 s'échappe. Cependant, il acidifie également la solution, car le CO2 dissous se combine avec l'eau pour créer de l'acide carbonique. Si la solution devenait trop acide, elle pourrait inhiber la croissance des levures. La levure préfère un pH compris entre 4 et 6, de sorte que les boulangers, les brasseurs et les autres industries qui dépendent de la fermentation utilisent des tampons pour maintenir le pH dans une plage optimale.
Fonction des tampons
À mesure que le pH augmente, la vitesse à laquelle le composé tampon perd des ions hydrogène (protons) augmente, et bien qu'une plus grande partie du composé tampon ait perdu ses protons, le pH de la solution ne change que légèrement. Lorsque le pH baisse, le processus inverse se produit; une plus grande fraction des molécules tampons ont accepté des protons, et encore une fois le tampon modère le changement de pH. Fondamentalement, le composé tampon aide à "absorber" l'excès d'acidité ou d'alcalinité. Le pH ne commencera à changer de manière significative qu'une fois que la majeure partie du composé tampon aura été neutralisée ou "utilisée".