En utilisant des micro-organismes tels que des levures et des bactéries comme « biocatalyseurs », le xylose est converti en xylitol, un ingrédient alimentaire, par des voies métaboliques. Les processus typiques comprennent :
Fermentation discontinue : une solution de xylose est mélangée à un inoculum microbien et fermentée à 30-35 degrés et à un pH de 5,5-6,5 pendant 48-72 heures, produisant du xylitol à un taux de 0,6-0,8 g/g de xylose.
Fermentation continue : la production continue est obtenue en maintenant l'activité des cellules microbiennes grâce à un ajout par lots-de solution de xylose, mais cela nécessite un investissement en équipement plus élevé.
Les avantages des méthodes biologiques incluent des conditions de réaction douces, une faible consommation d'énergie (30 à 50 % plus économe en énergie que les méthodes chimiques) et l'absence de pollution par les métaux lourds, ce qui s'aligne sur les tendances de production verte. Cependant, les taux de conversion actuels de l'inoculum sont relativement faibles (généralement inférieurs à 70 %) et le cycle de fermentation est long, ce qui entraîne des coûts de production 20 à 30 % plus élevés que les méthodes chimiques.
Points de contrôle clés
Prétraitement des matières premières : L'hydrolyse des matières premières alimentaires au xylitol nécessite une concentration d'acide contrôlée (0,5 % à 1 %) et une température (100 à 120 degrés) pour éviter une dégradation excessive et la génération de sous-produits tels que le furfural.
Paramètres d'hydrogénation catalytique : une pression d'hydrogène trop faible entraînera une réaction incomplète, tandis qu'une pression trop élevée augmentera les coûts d'équipement ; le catalyseur a besoin d'une activation périodique (par exemple, un nettoyage avec une solution alcaline) pour maintenir son activité.
Sélection des souches de fermentation : L'amélioration de la tolérance de la souche au xylose et du taux de conversion grâce à la technologie d'édition génétique est une orientation essentielle pour la réduction des coûts des processus biologiques.