Procesi transglikozidacije koristeći D-glukozu kao sirovinu.

Fischer glikozidacija je jedina metoda hemijske sinteze koja je omogućila razvoj današnjih ekonomskih i tehnički usavršenih rješenja za proizvodnju alkil poliglukozida velikih razmjera.Već su realizovani proizvodni pogoni kapaciteta preko 20.000 t/godišnje koji proširuju proizvodni asortiman industrije surfaktanata površinski aktivnim agensima na bazi obnovljivih sirovina.D-glukoza i linearni C8-C16 masni alkoholi su se pokazali kao poželjne sirovine.Ovi se produkti mogu pretvoriti u površinski aktivne alkil poliglikozide direktnom Fišerovom glikozilacijom ili dvostepenim transglikozidima butil poliglikozida u prisustvu kiselog katalizatora, sa vodom kao nusproizvodom.Voda se mora destilirati iz reakcione smjese kako bi se pomaknula reakcijska ravnoteža prema željenom proizvodu.U procesu glikozilacije treba izbjegavati nehomogenosti u reakcijskoj smjesi jer mogu dovesti do prekomjernog stvaranja takozvane polidekstroze, što je vrlo nepoželjno.Stoga se mnoge tehničke strategije fokusiraju na homogene edukte n-glukozu i alkohol, koje je teško miješati zbog njihovih različitih polariteta.Tokom reakcije formiraju se glikozidne veze između masnog alkohola i n-glukoze i između samih jedinica n-glukoze.Alkil poliglukozidi se posljedično formiraju kao mješavine frakcija s različitim brojem jedinica glukoze na dugolančanom alkilnom ostatku.Svaka od ovih frakcija se, zauzvrat, sastoji od nekoliko izomernih konstituenata, budući da jedinice n-glukoze poprimaju različite anomerne oblike i oblike prstena u hemijskoj ravnoteži tokom Fischerove glikozidacije, a glikozidne veze između jedinica D-glukoze se javljaju u nekoliko mogućih položaja vezivanja. .Odnos anomera jedinica D-glukoze je približno α/β＝ 2:1 i čini se da je teško uticati pod opisanim uslovima Fischerove sinteze.U termodinamički kontrolisanim uslovima, jedinice n-glukoze sadržane u mešavini proizvoda pretežno postoje u obliku piranozida.Prosječan broj normalnih jedinica glukoze po alkilnom ostatku, takozvani stepen polimerizacije, u osnovi je funkcija molarnog omjera edukta tokom procesa proizvodnje.Zbog svojih izvanrednih svojstava surfaktanta, posebno su poželjni alkil poliglikozidi sa stepenom polimerizacije između 1 i 3, zbog čega se u ovoj metodi mora koristiti oko 3-10 mola masnih alkohola po molu normalne glukoze.

Stepen polimerizacije opada sa povećanjem viška masnog alkohola.Višak masnog alkohola se odvaja i izvlači pomoću višestepenih procesa vakuumske destilacije sa isparivačima s padajućim filmom, koji omogućavaju da se termički stres zadrži na minimumu.Temperatura isparavanja treba biti dovoljno visoka, a vrijeme kontakta u vrućoj zoni dovoljno dugo da se osigura odgovarajuća destilacija viška masnog alkohola i protok taline alkil poliglukozida, bez pojave bilo kakvih značajnijih reakcija raspadanja.Niz koraka isparavanja može se povoljno primijeniti da se odvoje prve frakcije s niskim ključanjem, zatim glavna količina masnog alkohola i na kraju preostali masni alkohol dok se alkil poliglukozid ne istopi kao ostaci topivi u vodi.

Čak i kada se sinteza i isparavanje masnog alkohola izvode u najblažim uslovima, dolazi do neželjene smeđe boje, što zahtijeva procese izbjeljivanja kako bi se proizvodi rafinirali.Jedna metoda izbjeljivanja koja se pokazala prikladnom je dodavanje oksidansa kao što je vodikov peroksid u vodene preparate alkil poliglukozida u alkalnoj sredini u prisustvu jona magnezija.

Mnogobrojna istraživanja i varijante korištene tokom sinteze, obrade i rafiniranja pokazuju da ni danas još uvijek ne postoje općenito primjenjiva rješenja „ključ u ruke“ za dobijanje specifičnih kvaliteta proizvoda.Naprotiv, svi koraci procesa moraju biti razrađeni, međusobno prilagođeni i optimizirani.Ovo poglavlje dalo je prijedloge i opisalo neke praktične načine za osmišljavanje tehničkih rješenja, kao i navođenje standardnih hemijskih i fizičkih uslova za provođenje reakcija, odvajanja i procesa rafiniranja.

Sva tri glavna procesa – homogena transglikozidacija, proces suspenzije i tehnika hranjenja glukozom – mogu se koristiti u industrijskim uslovima.Tokom transglikozidacije, koncentracija međuprodukta butil poliglukozida, koji djeluje kao solubilizator za edukte D-glukozu i butanol, mora se održavati preko oko 15% u reakcijskoj smjesi kako bi se izbjegle nehomogenosti.U istu svrhu, koncentracija vode u reakcionoj smjesi koja se koristi za direktnu Fischerovu sintezu alkil poliglukozida mora se održavati na manje od oko 1 %.Pri većem sadržaju vode postoji opasnost od pretvaranja suspendirane kristalne D-glukoze u ljepljivu masu, što bi kasnije rezultiralo lošom preradom i pretjeranom polimerizacijom.Efikasno miješanje i homogenizacija pospješuju finu distribuciju i reaktivnost kristalne D-glukoze u reakcionoj smjesi.

Prilikom odabira metode sinteze i njenih sofisticiranijih varijanti moraju se uzeti u obzir i tehnički i ekonomski faktori.Homogeni procesi transglikozidacije na bazi D-glukoznih sirupa su posebno povoljni za kontinuiranu proizvodnju u velikim razmjerima.Oni omogućavaju trajne uštede na kristalizaciji sirovine D-glukoze u lancu dodane vrijednosti, što više nego kompenzira veća jednokratna ulaganja u korak transglikozidacije i oporavak butanola.Upotreba n-butanola ne predstavlja druge nedostatke, budući da se može gotovo u potpunosti reciklirati tako da su preostale koncentracije u obnovljenim krajnjim proizvodima samo nekoliko dijelova na milijun, što se može smatrati nekritičnim.Direktna Fischerova glikozidacija u skladu sa postupkom suspenzije ili tehnikom hranjenja glukozom ne uključuje korak transglikozidacije i obnavljanje butanola.Također se može izvoditi kontinuirano i zahtijeva nešto niže kapitalne izdatke.

Može se očekivati ​​da će buduća dostupnost i cijene fosilnih i obnovljivih sirovina, kao i daljnji tehnički napredak u proizvodnji i primjeni alkil poliglukozida, imati odlučujući utjecaj na razvoj obima tržišta i proizvodnih kapaciteta potonjih.Održiva tehnička rješenja koja već postoje za proizvodnju i upotrebu alkil poliglukozida mogu dati vitalnu konkurentsku prednost na tržištu surfaktanata kompanijama koje su razvile ili već koriste takve procese.Ovo posebno važi u slučaju visokih cena sirove nafte i niskih cena žitarica.Budući da su fiksni troškovi proizvodnje svakako na uobičajenom nivou za rasute industrijske surfaktante, čak i neznatna sniženja cijena domaćih sirovina mogu potaknuti zamjenu proizvoda surfaktanata i mogu jasno potaknuti instalaciju novih proizvodnih pogona za alkil poliglukozide.