Процеси на трансгликозидација со употреба на D-глукоза како суровина.

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 полигликозиди со директна Фишерова гликозилација или со двостепени трансгликозиди на бутил полигликозид во присуство на киселински катализатор, со вода како нуспроизвод. Водата мора да се дестилира од реакционата смеса за да се помести рамнотежата на реакцијата кон посакуваниот производ. Во процесот на гликозилација, треба да се избегнуваат нехомогености во реакционата смеса бидејќи тие можат да доведат до прекумерно формирање на таканаречена полидекстроза, што е многу непожелно. Затоа, многу технички стратегии се фокусираат на хомогените производи n-глукоза и алкохол, кои тешко се мешаат поради нивните различни поларитети. 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 аномерите 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 нормални гликозни единици по алкилен остаток, таканаречениот степен на полимеризација, е во основа функција на моларниот однос на едуктите за време на процесот на производство. Поради нивните извонредни својства на сурфактант, алкил полигликозидите со степен на полимеризација помеѓу 1 и 3 се особено претпочитани, поради што во овој метод мора да се користат околу 3-10 молови масни алкохоли по мол нормална гликоза.

Степенот на полимеризација се намалува со зголемен вишок на масен алкохол. Вишокот на масен алкохол се одвојува и обновува со помош на повеќестепени процеси на вакуумска дестилација со испарувачи со паѓачки филм, што овозможува одржување на термичкиот стрес на минимум. Температурата на испарување треба да биде доволно висока, а времето на контакт во топлата зона доволно долго за да се обезбеди соодветна дестилација на вишокот на масен алкохол и проток на растопениот алкил полиглукозид, без појава на значителни реакции на распаѓање. Серија чекори на испарување може поволно да се користи за одвојување прво на фракциите со ниска точка на вриење, потоа на главната количина на масен алкохол и конечно на преостанатиот масен алкохол додека не се добијат растопени алкил полиглукозиди како остатоци растворливи во вода.

Дури и кога синтезата и испарувањето на масниот алкохол се изведуваат под најнежни услови, се јавува несакана кафеава промена на бојата, што бара процеси на белење за рафинирање на производите. Еден метод на белење што се покажа како соодветен е додавањето на оксиданти како што е водород пероксид во водени препарати на алкил полиглукозиди во алкална средина во присуство на магнезиумски јони.

Разновидните истражувања и варијанти што се користат за време на синтезата, обработката и рафинирањето покажуваат дека дури и денес сè уште не постојат општо применливи решенија „клуч на рака“ за добивање специфични квалитети на производот. Напротив, сите чекори во процесот треба да се разработат, меѓусебно да се прилагодат и оптимизираат. Ова поглавје даде предлози и опиша некои практични начини за изработка на технички решенија, како и наведување на стандардни хемиски и физички услови за спроведување на реакции, процеси на 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.

Идната достапност и цените на фосилните и обновливите суровини, како и понатамошниот технички напредок во производството и примената на алкил полиглукозиди, може да се очекува да имаат одлучувачко влијание врз развојот на нивниот пазарен обем и производствените капацитети. Одржливите технички решенија што веќе постојат за производство и употреба на алкил полиглукозиди можат да им дадат витална конкурентска предност на пазарот на сурфактанти на компаниите што развиле или веќе користат такви процеси. Ова е особено точно во случај на високи цени на суровата нафта и ниски цени на житарките. Бидејќи фиксните трошоци за производство секако се на вообичаено ниво за индустриските сурфактанти на големо, дури и малото намалување на цената на домашните суровини може да поттикне замена на сурфактантите и јасно може да го поттикне инсталирањето на нови производствени погони за алкил полиглукозиди.