Genom att använda mikroorganismer som jäst och bakterier som "biokatalysatorer" omvandlas xylos till xylitol, en livsmedelsingrediens, genom metaboliska vägar. Typiska processer inkluderar:
Satsfermentering: En xyloslösning blandas med ett mikrobiellt ymp och fermenteras vid 30-35 grader och pH 5,5-6,5 i 48-72 timmar, vilket ger xylitol med en hastighet av 0,6-0,8 g/g xylos.
Kontinuerlig fermentering: Kontinuerlig produktion uppnås genom att bibehålla mikrobiell cellaktivitet genom en matad-satsvis tillsats av xyloslösning, men detta kräver högre utrustningsinvesteringar.
Fördelarna med biologiska metoder inkluderar milda reaktionsförhållanden, låg energiförbrukning (30%-50% mer energieffektiv än kemiska metoder) och ingen tungmetallförorening, vilket är i linje med gröna produktionstrender. Emellertid är de nuvarande inokulumomvandlingshastigheterna relativt låga (vanligtvis under 70 %), och jäsningscykeln är lång, vilket resulterar i produktionskostnader som är 20 %-30 % högre än kemiska metoder.
Viktiga kontrollpunkter
Förbehandling av råmaterial: Hydrolys av xylitolmatråvaror kräver kontrollerad syrakoncentration (0,5%-1%) och temperatur (100-120 grader) för att undvika överdriven nedbrytning och generering av biprodukter såsom furfural.
Katalytisk hydreringsparametrar: För lågt vätgastryck leder till ofullständig reaktion, medan för högt tryck ökar utrustningskostnaderna; Katalysatorn behöver periodisk aktivering (t.ex. rengöring med alkalisk lösning) för att bibehålla sin aktivitet.
Selektion av jäsningsstammar: Att förbättra stammens tolerans mot xylos och omvandlingshastighet genom genredigeringsteknologi är en central riktning för kostnadsreduktion i biologiska processer.