Käyttämällä mikro-organismeja, kuten hiivaa ja bakteereja "biokatalyytteinä", ksyloosi muunnetaan ksylitoliksi, elintarvikkeiden ainesosiksi, aineenvaihduntareittien kautta. Tyypillisiä prosesseja ovat:
Panosfermentointi: Ksyloosiliuos sekoitetaan mikrobisiirrosteen kanssa ja fermentoidaan 30-35 asteessa ja pH:ssa 5,5-6,5 48-72 tuntia, jolloin saadaan ksylitolia nopeudella 0,6-0,8 g/g ksyloosia.
Jatkuva käyminen: Jatkuva tuotanto saavutetaan ylläpitämällä mikrobisolujen aktiivisuutta syöttämällä -eräksyloosiliuosta, mutta tämä vaatii suurempia laiteinvestointeja.
Biologisten menetelmien etuja ovat kevyet reaktio-olosuhteet, alhainen energiankulutus (30–50 % energiatehokkaampi kuin kemialliset menetelmät) ja ei raskasmetallisaastetta, mikä vastaa vihreän tuotannon trendejä. Nykyiset siirrosteiden konversioluvut ovat kuitenkin suhteellisen alhaiset (tyypillisesti alle 70 %) ja käymissykli on pitkä, mikä johtaa tuotantokustannuksiin, jotka ovat 20–30 % korkeammat kuin kemialliset menetelmät.
Tärkeimmät ohjauspisteet
Raaka-aineen esikäsittely: Ksylitolin elintarvikeraaka-aineiden hydrolyysi vaatii kontrolloitua happopitoisuutta (0,5–1 %) ja lämpötilaa (100–120 astetta), jotta vältetään liiallinen hajoaminen ja sivutuotteiden, kuten furfuraalin, muodostuminen.
Katalyyttisen hydrauksen parametrit: Liian alhainen vedyn paine johtaa epätäydelliseen reaktioon, kun taas liian korkea paine lisää laitekustannuksia; katalyytti tarvitsee säännöllistä aktivointia (esim. puhdistus alkaliliuoksella) säilyttääkseen toimintansa.
Fermentaatiokannan valinta: Kannan ksyloositoleranssin ja konversionopeuden parantaminen geeninmuokkaustekniikan avulla on keskeinen suunta biologisten prosessien kustannusten alentamiseksi.