Използвайки микроорганизми като дрожди и бактерии като "биокатализатори", ксилозата се превръща в ксилитол, хранителна съставка, чрез метаболитни пътища. Типичните процеси включват:
Периодична ферментация: Разтвор на ксилоза се смесва с микробен инокулум и се ферментира при 30-35 градуса и рН 5,5-6,5 в продължение на 48-72 часа, като се получава ксилитол със скорост 0,6-0,8 g/g ксилоза.
Непрекъсната ферментация: Непрекъснатото производство се постига чрез поддържане на активността на микробните клетки чрез -добавяне на партиди от разтвор на ксилоза, но това изисква по-висока инвестиция в оборудване.
Предимствата на биологичните методи включват меки реакционни условия, ниска консумация на енергия (30%-50% по-енергийно ефективни от химичните методи) и липса на замърсяване с тежки метали, което е в съответствие с тенденциите за зелено производство. Въпреки това, настоящите нива на преобразуване на инокулума са сравнително ниски (обикновено под 70%), а цикълът на ферментация е дълъг, което води до производствени разходи, които са с 20%-30% по-високи в сравнение с химическите методи.
Ключови контролни точки
Предварителна обработка на суровината: Хидролизата на хранителни суровини с ксилитол изисква контролирана концентрация на киселина (0,5%-1%) и температура (100-120 градуса), за да се избегне прекомерно разграждане и генериране на странични продукти като фурфурол.
Параметри на каталитично хидрогениране: Твърде ниското налягане на водорода ще доведе до непълна реакция, докато твърде високото налягане ще увеличи разходите за оборудване; катализаторът се нуждае от периодично активиране (напр. почистване с алкален разтвор), за да поддържа своята активност.
Избор на ферментационен щам: Подобряването на толерантността на щама към ксилозата и степента на преобразуване чрез технология за редактиране на гени е основна посока за намаляване на разходите в биологичните процеси.