Purification and crystallization of xylitol from fermentation broth of corncob hydrolysates

Abstract

Xylitol, a five-carbon sugar alcohol, is a valuable sugar substitute, and widely used in the pharmaceutical, odontological and food industry due to its interesting properties. In the past decades, the xylitol industry has grown rapidly and more attention has been focused on xylitol purification, which possesses an important proportion of the whole industry. In our paper, the purification and crystallization of xylitol fermentation broth by biotechnology using corncob hydrolysates as substance were studied. An initial xylitol fermentation broth was decolored with activated carbon (1% M-1, 60°C, 165 rpm), desalted with a combination of two ionexchange resins (732 and D301), and residual sugars were separated with UBK-555(Ca 2+ ). Then the solution was vacuum-concentrated up to supersaturation (750 g/L xylitol). After adding 1% xylitol crystal seeds, the supersaturated solution was cooled to -20°C for 48 h. The crystalline xylitol of a regular tetrahedral shape with purity 95% and crystallization yield 60.2% was obtained from the clarified xylitol fermentation broth. An intact, economical and environmental-friendly route of purification and crystallization of xylitol from fermentation of corncob hydrolysates was obtained, and its experimental procedure and data provided a sound basis for large-scale industrial production.

ESTUDO DO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO XILITOL OBTIDO POR ROTA FERMENTATIVA UTILIZANDO A LEVEDURA Kluyveromyces marxianus CCA510

“…Curvas de solubilidade foram construídas a partir de soluções de concentrações conhecidas, de xilitol em água, água-etanol (1:1) e água-isopropanol (1:1), sendo esta proporção selecionada de acordo com os estudos realizados por Wei et al (2010). As soluções foram aquecidas até 60 °C para garantir a completa dissolução dos cristais e então resfriadas, sobre constante agitação, até a formação do primeiro cristal visível a olho nu.…”

“…O conhecimento da temperatura de saturação referente a uma determinada fração mássica é importante para determinar em que temperatura se iniciará a zona metaestável, para "semeação" do meio com cristais de xilitol (Wei et al, 2010), sendo essas curvas utilizadas no processo de cristalização.…”

“…A Tabela 2 mostra a concentração dos componentes presentes no meio e o pH após cada processo de tratamento. Com o processo de adsorção, o meio cultivado foi clarificado, devido substâncias orgânicas ficarem retidas nas colunas (Wei et al, 2010;Seppälä et al, 2010), e observou uma retenção de 100% de xilose na primeira resina utilizada. Porém, houve uma baixa seletividade, pois o processo também removeu 80% do xilitol produzido.…”

“…A Tabela 3 apresenta a massa de xilitol nas duas fases obtidas no processo de cristalização, assim como os rendimentos de cristalização. Wei et al (2010) e Misra et al (2011. No entanto, esse autores utilizaram soluções supersaturado (750 g/L) e esse fator aumenta o processo de nucleação (Misra et al, 2011).…”

“…Embora a maior parte dos estudos de produção de xilitol sejam focados no tratamento de hidrolisado e na bioconversão da xilose, estudos recentes sobre o processo de cristalização do xilitol são citados na literatura (Martínez et al, 2009;Misra et al, 2011;Wei et al, 2010). A cristalização é um processo de separação, que consiste no surgimento e no crescimento de partículas sólidas no meio, provocados por uma instabilidade na solução (Derenzo, 1994).…”