Люди використовували етанол - у вині, пиві та інших алкогольних напоях - як рекреаційний наркотик ще з передісторії. Зовсім недавно етанол також став важливим як альтернативне паливо. Будь то для споживання людиною або для спалювання в автомобілях, етанол виробляється з використанням дріжджів, мікробів, які ферментують цукру та виділяють етанол як відхідний продукт. Під час цього процесу додаються буфери для стабілізації рН.
рН
Підтримка стабільного рівня рН або концентрації іонів водню має вирішальне значення для отримання хорошого врожаю при бродінні. Це тому, що дріжджі, які ферментують цукру, є живими організмами, і їх біохімія добре функціонує лише в межах певного діапазону рН, як і у вас. Наприклад, якщо б ви змочили ванну із сірчаною кислотою, це або вбило б вас, або сильно поранило. Те саме стосується дріжджів: якщо рН настільки високий або низький, що виходить за межі допустимого діапазону, це може стримувати їх ріст або навіть вбивати.
Вуглекислий газ
Процес бродіння в дріжджах має деяку схожість із процесом бродіння, який відбувається у ваших м’язових клітинах, коли їм не вистачає кисню - наприклад, коли ви спринтуєте. Ваші клітини звільняють вуглекислий газ і молочну кислоту від бродіння; дріжджі, навпаки, виділяють вуглекислий газ і етанол. Саме цей вуглекислий газ, власне, і є причиною використання дріжджів для підняття хліба; затриманий газ створює бульбашки, що розширюються в тісті.
Карбонова кислота
У ферментаційному чані концентрація СО2 у розчині вища за норму через ферментаційну активність. Значна частина цього надлишку СО2 пузириться. Однак це також підкислює розчин, оскільки розчинений CO2 поєднується з водою, утворюючи вугільну кислоту. Якщо розчин стає занадто кислим, це може перешкоджати росту дріжджів. Дріжджі воліють рН в діапазоні 4 - 6, тому пекарі, пивовари та інші галузі, які покладаються на ферментацію, використовують буфери, щоб підтримувати рН в оптимальному діапазоні.
Функція буферів
З підвищенням рН збільшується швидкість, з якою буферна сполука втрачає іони водню (протони), і хоча більша частина буферної сполуки втратила свої протони, рН розчину лише змінюється трохи. Коли рН падає, відбувається зворотний процес; більша частка буферних молекул прийняла протони, і знову буфер пом'якшує зміну рН. В основному буферна сполука допомагає «всмоктувати» надлишок кислотності або лужності. Значення рН почне істотно змінюватися лише після того, як більша частина буферної сполуки буде нейтралізована або «витрачена».