METODAT PËR PRODHIMIN E GLUKOZIDËVE ALKIL

Glikozidimi i Fischer është e vetmja metodë e sintezës kimike që ka mundësuar zhvillimin e solucioneve të sotme ekonomike dhe të përsosura teknikisht për prodhimin në shkallë të gjerë të poliglukozideve alkil. Tashmë janë realizuar impiante prodhuese me kapacitete mbi 20,000 t/vit dhe zgjerojnë gamën e produkteve të industrisë së surfaktantëve me agjentë sipërfaqësorë aktivë të bazuar në lëndë të para të rinovueshme. D-Glukoza dhe alkoolet yndyrore lineare C8-C16 kanë rezultuar të jenë lëndët ushqyese të preferuara. Këto edukte mund të shndërrohen në poliglukozide alkil aktive sipërfaqësore me anë të glikozidimit të drejtpërdrejtë të Fischer ose transglikozidimit me dy hapa nëpërmjet poliglukozidit butil në prani të katalizatorëve acidë, me ujë si një nënprodukt. Uji duhet të distilohet nga përzierja e reaksionit në mënyrë që të zhvendoset ekuilibri i reaksionit drejt produkteve të dëshiruara. Gjatë procesit të glikozidimit, duhet të shmangen inhomogjenitetet në përzierjen e reaksionit, pasi ato çojnë në formimin e tepërt të të ashtuquajturave poliglukozide, të cilat janë shumë të padëshirueshme. Prandaj, shumë strategji teknike përqendrohen në homogjenizimin e edukteve të n-glukozës dhe alkooleve, të cilat janë dobët të përziera për shkak të ndryshimit të tyre në polaritet. Gjatë reagimit, lidhjet glikozidike formohen si midis alkoolit yndyror dhe n-glukozës, ashtu edhe midis vetë njësive n-glukozë. Si rrjedhim, poliglukozidet alkil formohen si përzierje fraksionesh me numër të ndryshëm njësish glukoze në mbetjen e alkilit me zinxhir të gjatë. Secila prej këtyre fraksioneve, nga ana tjetër, përbëhet nga disa përbërës izomerik, pasi njësitë n-glukozë marrin forma të ndryshme anomerike dhe forma unazore në ekuilibër kimik gjatë glikozidimit të Fischer dhe lidhjet glikozidike midis njësive D-glukozë ndodhin në disa pozicione të mundshme lidhjeje. . Raporti anomer i njësive D-glukozë është afërsisht α/β＝ 2:1 dhe duket i vështirë për t'u ndikuar në kushtet e përshkruara të sintezës së Fischer. Në kushte të kontrolluara termodinamikisht, njësitë n-glukozë të përfshira në përzierjen e produktit ekzistojnë kryesisht në formën e piranozideve. Numri mesatar i njësive n-glukozë për mbetje alkili, e ashtuquajtura shkalla e polimerizimit, është në thelb një funksion i raportit molar të edukteve gjatë prodhimit. Për shkak të lidhjeve të tyre të theksuara të sipërfaktantit[1], preferencë e veçantë u jepet poliglukozideve alkil me shkallë polimerizimi midis 1 dhe 3, për të cilat duhet të përdoren afërsisht 3-10 mol alkool yndyror për mol n-glukozë në proces.

Shkalla e polimerizimit zvogëlohet me rritjen e alkoolit yndyror të tepërt. Alkoolet yndyrore të tepërta ndahen dhe rikuperohen nga një proces distilimi me vakum me shumë hapa me avullues filmash që bien, në mënyrë që stresi termik të mund të mbahet në minimum. Temperatura e avullimit duhet të jetë mjaft e lartë dhe koha e kontaktit në zonën e nxehtë duhet të jetë mjaft e gjatë për të siguruar distilim të mjaftueshëm të alkoolit yndyror të tepërt dhe rrjedhjen e shkrirjes së poliglukozidit alkil pa ndonjë reaksion të rëndësishëm dekompozimi. Një seri hapash avullimi mund të përdoren në mënyrë të favorshme për të ndarë së pari fraksionin me valë të ulët, pastaj sasinë kryesore të alkoolit yndyror dhe në fund alkoolin yndyror të mbetur, derisa poliglikozidi alkil të shkrihet si një mbetje e tretshme në ujë.

Edhe në kushtet më të buta për sintezën dhe avullimin e alkooleve yndyrore, do të ndodhë një njollë e padëshirueshme kafe, dhe proceset e zbardhjes kërkohen për të rafinuar produktin. Një metodë zbardhimi që është provuar e përshtatshme është shtimi i një agjenti oksidues, si peroksidi i hidrogjenit, në një formulim ujor të poliglikozidit alkil në një mjedis alkalik në prani të joneve të magnezit.

Studimet dhe variantet e shumta të përdorura në procesin e sintezës, të pas-përpunimit dhe të përpunimit garantojnë se edhe sot, nuk ka ende një zgjidhje gjerësisht të zbatueshme "çelës në dorë" për të marrë një klasë specifike produkti. Përkundrazi, të gjitha hapat e procesit duhet të formulohen. Dongfu ofron disa sugjerime për dizajnin e zgjidhjes dhe zgjidhjet teknike, dhe shpjegon kushtet kimike dhe fizike për procesin e reaksionit, ndarjes dhe rafinimit.

Të tre proceset kryesore - transglikozidimi homogjen, procesi i slurit dhe teknika e ushqimit me glukozë - mund të përdoren në kushte industriale. Gjatë transglikozidimit, përqendrimi i poliglukozidit butil ndërmjetës, i cili vepron si tretës për eduktet D-glukozë dhe butanol, duhet të mbahet mbi rreth 15% në përzierjen e reaksionit në mënyrë që të shmangen johomogjenitetet. Për të njëjtin qëllim, përqendrimi i ujit në përzierjen e reaksionit të përdorur për sintezën e drejtpërdrejtë të Fischer të poliglukozideve alkil duhet të mbahet në më pak se rreth 1%. Me përmbajtje më të lartë uji ekziston rreziku i shndërrimit të D-glukozës kristalore të pezulluar në një masë ngjitëse, e cila më pas do të rezultonte në përpunim të keq dhe polimerizim të tepruar. Përzierja dhe homogjenizimi efektiv nxisin shpërndarjen e imët dhe reaktivitetin e D-glukozës kristalore në përzierjen e reaksionit.

Gjatë zgjedhjes së metodës së sintezës dhe varianteve të saj më të sofistikuara duhet të merren parasysh faktorët teknikë dhe ekonomikë. Proceset homogjene të transglikozidimit të bazuara në shurupe D-glukozë duken veçanërisht të favorshme për prodhim të vazhdueshëm në një shkallë të gjerë. Ato lejojnë kursime të përhershme në kristalizimin e lëndës së parë D-glukozë në zinxhirin e vlerës së shtuar, të cilat më shumë se kompensojnë investimet më të larta një herë në hapin e transglikozimit dhe rikuperimin e butanolit. Përdorimi i n-butanol nuk paraqet disavantazhe të tjera, pasi ai mund të riciklohet pothuajse plotësisht në mënyrë që përqendrimet e mbetura në produktet përfundimtare të rikuperuara të jenë vetëm disa pjesë për milion, gjë që mund të konsiderohet jokritike. Glikozidimi i drejtpërdrejtë i Fischer-it sipas procesit të slurit ose teknikës së ushqyerjes me glukozë shpërndan hapin e transglikozimit dhe rikuperimin e butanolit. Mund të kryhet gjithashtu vazhdimisht dhe kërkon shpenzime kapitale pak më të ulëta.

Në të ardhmen, furnizimi dhe çmimi i lëndëve të para fosile dhe të rinovueshme, si dhe përparimi i mëtejshëm teknologjik në prodhimin e polisaharideve alkil, do të kenë një ndikim vendimtar në kapacitetin e tregut dhe kapacitetin prodhues të zhvillimit dhe aplikimit. Polisakaridi bazë ka tashmë zgjidhjet e veta teknike që mund të ofrojnë avantazhe të rëndësishme konkurruese në tregun e trajtimit sipërfaqësor për kompanitë që zhvillojnë ose kanë adoptuar procese të tilla. Kjo është veçanërisht e vërtetë kur çmimet janë të larta dhe të ulëta. Kostoja e prodhimit të agjentit prodhues është rritur në nivelin e zakonshëm, edhe nëse çmimi i lëndëve të para lokale bie pak, mund të rregullojë zëvendësuesit e surfaktantëve dhe mund të inkurajojë instalimin e impianteve të reja të prodhimit të polisaharideve alkil.