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 големо производство на алкилни полиглукозиди. Веќе се реализирани производствени погони со капацитет од над 20.000 t/годишно и го прошируваат асортиманот на производи на индустријата за сурфактанти со површински активни средства базирани на обновливи суровини. Д-гликозата и линеарните C8-C16 масни алкохоли се покажаа како најпосакувана суровина. Овие производи може да се конвертираат во површински активни алкил полиглукозиди со помош на директна гликозидација на Фишер или трансгликозидација во два чекора преку бутил полиглукозид во присуство на киселински катализатори, со вода како нуспроизвод. Водата треба да се дестилира од реакционата смеса за да се помести реакциската рамнотежа кон саканите производи. За време на процесот на гликозидација, треба да се избегнуваат нехомогености во реакционата смеса, бидејќи тие доведуваат до прекумерно формирање на таканаречените полиглукозиди, кои се крајно непожелни. Затоа, многу технички стратегии се концентрираат на хомогенизирање на едуктите n-гликоза и алкохоли, кои се слабо мешани поради нивната разлика во поларитетот. За време на реакцијата, гликозидните врски се формираат и помеѓу масни алкохол и n-гликоза и помеѓу самите n-гликозни единици. Алкил полиглукозидите последователно се формираат како мешавини на фракции со различен број гликозни единици на алкилниот остаток со долг ланец. Секоја од овие фракции, пак, е составена од неколку изомерни конституенти, бидејќи n-гликозните единици заземаат различни аномерни форми и облици на прстени во хемиска рамнотежа за време на гликозидацијата на Фишер, а гликозидните врски помеѓу единиците Д-гликоза се јавуваат на неколку можни сврзувачки позиции . Аномерниот однос на единиците на D-гликоза е приближно α/β＝ 2:1 и се чини дека е тешко да се влијае под опишаните услови на синтезата на Фишер. Под термодинамички контролирани услови, единиците на n-гликоза содржани во мешавината на производот постојат претежно во форма на пиранозиди. Просечниот број на n-гликозни единици по алкилски остаток, таканаречениот степен на полимеризација, во суштина е функција на моларниот сооднос на едуктите за време на производството. Поради нивните изразени соодветни врски на сурфактант[1], посебна предност им се дава на алкилните полиглукозиди со степени на полимеризација помеѓу 1 и 3, за кои мора да се користат приближно 3-10 mol масен алкохол по мол n-гликоза во процесот.

Степенот на полимеризација се намалува како што се зголемува вишокот масен алкохол. Вишокот на масни алкохоли се одвојува и се обновува со повеќестепен процес на вакуумска дестилација со испарувачи на филм што паѓа, така што термичкиот стрес може да се сведе на минимум. Температурата на испарување треба да биде доволно висока, а времето на контакт во топла зона доволно долго за да се обезбеди доволна дестилација на вишокот масен алкохол и проток на стопениот алкил полиглукозид без значајна реакција на распаѓање. Поволно може да се користат низа чекори на испарување за да се оддели прво фракцијата со ниска вриење, потоа главната количина на масен алкохол и на крајот преостанатиот масен алкохол, додека алкил полигликозидот не се стопи како остаток растворлив во вода.

Дури и при најблаги услови за синтеза и испарување на масни алкохоли, ќе се појави несакана кафеава промена на бојата и потребни се процеси на белење за да се рафинира производот. Еден метод на белење кој се покажа како погоден е да се додаде оксидирачки агенс, како што е водород пероксид, во водена формулација на алкил полигликозид во алкална средина во присуство на јони на магнезиум.

Повеќекратните студии и варијанти кои 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 одредена оценка на производот. Напротив, сите чекори на процесот треба да се формулираат. 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 исхрана со гликоза - може да се користат во индустриски услови. За време на трансгликозидацијата, концентрацијата на меѓубутил полиглукозид, кој делува како растворувач за едуктите Д-гликоза 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 употребена за директна Фишерова синтеза на алкил полиглукозиди мора да се одржува на помалку од околу 1%. При поголема содржина на вода постои ризик од претворање на суспендираната кристална Д-гликоза во леплива маса, што последователно би резултирало со лоша обработка и прекумерна полимеризација. Ефективното мешање и хомогенизација ја промовираат фината дистрибуција и реактивноста на кристалната Д-гликоза во реакционата смеса.

При изборот на методот на синтеза и неговите пософистицирани варијанти треба да се земат предвид и техничките и економските фактори. Процесите на хомогена трансгликозидација базирани на D-гликозни сирупи изгледаат особено поволни за континуирано производство во голем обем. Тие овозможуваат трајни заштеди при кристализација на суровината Д-гликоза во синџирот на додадена вредност, што повеќе од компензира за повисоките еднократни инвестиции во чекорот на трансгликозидација и обновувањето на бутанолот. Употребата на n-бутанол не претставува никакви 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 некритични. Директната гликозидација на Фишер според процесот на кашеста маса или техниката на напојување со гликоза го отфрла чекорот на трансгликозидација и обновувањето на бутанолот. Исто така, може да се врши континуирано и бара малку помали капитални расходи.

Во иднина, понудата и цената на фосилните и обновливите суровини, како и натамошниот технолошки напредок во производството на алкилни полисахариди, ќе имаат одлучувачко влијание врз капацитетот на пазарот и производниот капацитет на развој и примена. Основниот полисахарид веќе има свои технички решенија кои можат да обезбедат важни конкурентски предности на пазарот за површинска обработка за компаниите кои развиваат или имаат усвоено такви процеси. Ова е особено точно кога цените се високи и ниски. Производните трошоци на производниот агенс се зголемија на вообичаеното ниво, дури и ако цената на локалните суровини малку падне, тоа може да ги поправи замените за сурфактантите и може да поттикне инсталирање на нови погони за производство на алкил полисахариди.