מדוע יש חוצצים בתסיסה?

בני אדם השתמשו באתנול - ביין, בבירה ובמשקאות אלכוהוליים אחרים - כתרופת פנאי מאז ההיסטוריה. לאחרונה, אתנול הפך להיות חשוב גם כדלק חלופי. בין אם לצריכה אנושית ובין אם בעירה במכוניות, אתנול מיוצר באמצעות שמרים, חיידקים המתסיסים סוכרים ומשחררים אתנול כמוצר פסולת. מאגרים מוסיפים במהלך תהליך זה כדי לסייע בייצוב ה- pH.

שמירה על pH יציב או ריכוז יונים מימן חיונית להשגת תשואה טובה מתסיסה. הסיבה לכך היא שהשמרים שמתסיסים את הסוכרים הם אורגניזמים חיים, והביוכימיה שלהם מתפקדת רק בטווח pH מסוים, בדיוק כמו שלך. אם היית טובל באמבטיה של חומצה גופרתית, למשל, זה היה הורג אותך או יפצע אותך קשה. הדבר נכון גם לגבי השמרים: אם ה- pH כל כך גבוה או נמוך שהוא נופל מחוץ לטווח הסובלנות שלהם, זה יכול לעכב את צמיחתם או אפילו להרוג אותם.

לתהליך התסיסה בשמרים יש דמיון מסוים לתהליך התסיסה שמתרחש בתאי השריר שלך כשהם חסרים חמצן - כשאתה רץ, למשל. התאים שלך משחררים פחמן דו חמצני וחומצה לקטית מהתסיסה; לעומת זאת, שמרים משחררים פחמן דו חמצני ואתנול. למעשה, הפחמן הדו-חמצני הזה הוא הסיבה שאתה משתמש בשמרים כדי לגרום ללחם לתפוח; הגז הלכוד יוצר בועות מתרחבות בבצק.

בבור תסיסה, ריכוז ה- CO2 בתמיסה גבוה מהרגיל עקב פעילות התסיסה. הרבה מעודף CO2 זה מבעבע. זה גם מחמצת את התמיסה, אולם מכיוון ש CO2 המומס משלב במים ליצירת חומצה פחמנית. אם התמיסה נעשתה חומצית מדי, היא עלולה לעכב את צמיחת השמרים. שמרים מעדיפים pH בטווח 4 - 6, ולכן אופים, מבשלים ותעשיות אחרות המסתמכים על תסיסה משתמשים במאגרים כדי לשמור על ה- pH בטווח האופטימלי.

עם עליית ה- pH, הקצב בו מאבד תרכובת החיץ יונים מימן (פרוטונים), ו למרות שיותר מתרכובת החיץ איבדה את הפרוטונים שלה, ה- pH של התמיסה רק משתנה מְעַט. כאשר ה- pH יורד, מתרחש התהליך ההפוך; חלק גדול יותר ממולקולות החיץ קיבלו פרוטונים, ושוב המאגר מתון את השינוי ב- pH. ביסודו של דבר, תרכובת החיץ עוזרת "לספוג" עודף חומציות או בסיסיות. ה- pH יתחיל להשתנות באופן משמעותי רק לאחר שרוב תרכובת החיץ נוטרלה או "נוצלה".