МЕТОДИ ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА АЛКИЛ ГЛУКОЗИДИ

Фишеровата гликозидација е единствениот метод на хемиска синтеза што овозможи развој на денешните економски и технички усовршени решенија за производство на алкил полиглукозиди во голем обем. Производствени погони со капацитет од над 20.000 тони годишно се веќе реализирани и го прошируваат асортиманот на производи во индустријата за сурфактанти со површински активни агенси базирани на обновливи суровини. D-глукозата и линеарните C8-C16 масни алкохоли се покажаа како претпочитани суровини. Овие производи може да се претворат во површински активни алкил полиглукозиди преку директна Фишерова гликозидација или двостепена трансгликозидација преку бутил полиглукозид во присуство на кисели катализатори, со вода како нуспроизвод. Водата мора да се дестилира од реакционата смеса за да се помести рамнотежата на реакцијата кон посакуваните производи. За време на процесот на гликозидација, треба да се избегнуваат нехомогености во реакционата смеса, бидејќи тие доведуваат до прекумерно формирање на таканаречени полиглукозиди, кои се многу непожелни. Затоа, многу технички стратегии се концентрираат на хомогенизација на едуктите n-глукоза и алкохоли, кои се слабо мешавини поради нивната разлика во поларитетот. За време на реакцијата, се формираат гликозидни врски и помеѓу масниот алкохол и n-глукозата и помеѓу самите n-глукозни единици. Алкил полиглукозидите последователно се формираат како мешавини од фракции со различен број на гликозни единици на долгиот синџир на алкил. Секоја од овие фракции, пак, е составена од неколку изомерни состојки, бидејќи n-глукозните единици добиваат различни аномерни форми и прстенести форми во хемиска рамнотежа за време на Фишеровата гликозидација, а гликозидните врски помеѓу D-глукозните единици се јавуваат во неколку можни позиции на врзување. Односот на аномери на D-глукозните единици е приближно α/β＝ 2:1 и се чини дека е тешко да се влијае под опишаните услови на Фишеровата синтеза. Под термодинамички контролирани услови, n-глукозните единици содржани во смесата на производи постојат претежно во форма на пиранозиди. Просечниот број на n-глукозни единици по алкилен остаток, таканаречениот степен на полимеризација, во суштина е функција на моларниот однос на производите за време на производството. Поради нивните изразени својства на сурфактант[1], посебна предност се дава на алкил полиглукозиди со степени на полимеризација помеѓу 1 и 3, за кои мора да се користат приближно 3-10 мол масен алкохол по мол n-глукоза во процесот.

Степенот на полимеризација се намалува како што се зголемува вишокот масен алкохол. Вишокот масни алкохоли се одделуваат и се обновуваат со повеќестепен процес на вакуумска дестилација со испарувачи со паѓачки филм, така што термичкиот стрес може да се сведе на минимум. Температурата на испарување треба да биде доволно висока, а времето на контакт во топлата зона доволно долго за да се обезбеди доволна дестилација на вишокот масен алкохол и проток на растопениот алкил полиглукозид без никаква значајна реакција на распаѓање. Серија чекори на испарување може да се користи за да се оддели прво фракцијата со ниска точка на вриење, потоа главната количина на масен алкохол и конечно преостанатиот масен алкохол, сè додека алкил полигликозидот не се стопи како остаток растворлив во вода.

Дури и под најблаги услови за синтеза и испарување на масни алкохоли, ќе се појави непожелно кафеаво белење, а потребни се процеси на белење за да се рафинира производот. Еден метод на белење кој се покажал како соодветен е додавање на оксидирачки агенс, како што е водород пероксид, во водена формулација на алкил полигликозид во алкална средина во присуство на магнезиумски јони.

Повеќекратните студии и варијанти што се користат во процесот на синтеза, пост-обработка и рафинирање гарантираат дека дури и денес, сè уште не постои широко применливо решение „клуч на рака“ за да се добие специфичен квалитет на производот. Напротив, треба да се формулираат сите чекори во процесот. Донгфу дава неколку предлози за дизајнот на растворот и техничките решенија, и ги објаснува хемиските и физичките услови за процесот на реакција, сепарација и рафинирање.

Сите три главни процеси - хомогена трансгликозидација, процес на кашеста маса и техника на внесување гликоза - може да се користат во индустриски услови. За време на трансгликозидацијата, концентрацијата на интермедијарот бутил полиглукозид, кој делува како растворувач за едуктите D-глукоза и бутанол, мора да се одржува над околу 15% во реакционата смеса за да се избегнат нехомогености. За истата цел, концентрацијата на вода во реакционата смеса што се користи за директна Фишерова синтеза на алкил полиглукозиди мора да се одржува на помалку од околу 1%. При повисоки содржини на вода, постои ризик од претворање на суспендираната кристална D-глукоза во леплива маса, што последователно би резултирало со лоша обработка и прекумерна полимеризација. Ефективното мешање и хомогенизација ја промовираат фината распределба и реактивност на кристалната D-глукоза во реакционата смеса.

При изборот на методот на синтеза и неговите пософистицирани варијанти, треба да се земат предвид и техничките и економските фактори. Хомогените процеси на трансгликозидација базирани на D-глукозни сирупи се особено поволни за континуирано производство во голем обем. Тие овозможуваат трајни заштеди при кристализација на суровината D-глукоза во синџирот на додадена вредност, што повеќе од компензира за повисоките еднократни инвестиции во чекорот на трансгликозидација и обновувањето на бутанол. Употребата на n-бутанол не претставува други недостатоци, бидејќи може да се рециклира речиси целосно, така што преостанатите концентрации во обновените крајни производи се само неколку делови на милион, што може да се смета за некритично. Директната Фишерова гликозидација според процесот на кашеста маса или техниката на внесување гликоза го елиминира чекорот на трансгликозидација и обновувањето на бутанол. Исто така, може да се изведува континуирано и бара малку пониски капитални расходи.

Во иднина, понудата и цената на фосилни и обновливи суровини, како и понатамошниот технолошки напредок во производството на алкил полисахариди, ќе имаат одлучувачко влијание врз пазарниот капацитет и производствениот капацитет за развој и примена. Базниот полисахарид веќе има свои технички решенија кои можат да обезбедат важни конкурентски предности на пазарот за површинска обработка за компаниите кои развиваат или усвоиле вакви процеси. Ова е особено точно кога цените се високи и ниски. Трошоците за производство на производствениот агенс се искачија на вообичаеното ниво, дури и ако цената на локалните суровини малку се намали, тоа може да ги поправи замените за сурфактанти и може да го поттикне инсталирањето на нови погони за производство на алкил полисахариди.