METODAT PËR PRODHIMIN E ALKIL GLUKOZIDEVE

Glikozidimi Fischer është metoda e vetme e sintezës kimike që ka mundësuar zhvillimin e zgjidhjeve të sotme ekonomike dhe teknikisht të përsosura për prodhimin në shkallë të gjerë të alkil poliglukozideve. Impiante prodhimi me kapacitet mbi 20,000 t/vit janë realizuar tashmë dhe zgjerojnë gamën e produkteve të industrisë së surfaktantëve me agjentë sipërfaqësorë aktivë bazuar në lëndë të para të rinovueshme. D-Glukoza dhe alkoolet yndyrore lineare C8-C16 kanë provuar të jenë lëndët e para të preferuara. Këto produkte mund të shndërrohen në alkil poliglukozide sipërfaqësore aktive me anë të glikozidimit të drejtpërdrejtë Fischer ose transglikozidimit me dy hapa nëpërmjet butil poliglukozidit në prani të katalizatorëve acidë, me ujë si nënprodukt. Uji duhet të distilohet nga përzierja e reagimit në mënyrë që të zhvendoset ekuilibri i reagimit drejt produkteve të dëshiruara. Gjatë procesit të glikozidimit, duhet të shmangen inhomogjenitetet në përzierjen e reagimit, 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 produkteve n-glukozë dhe alkooleve, të cilat janë dobët të përzieshme për shkak të ndryshimit të tyre në polaritet. Gjatë reaksionit, formohen lidhje glikozidike si midis alkoolit yndyror dhe n-glukozës, ashtu edhe midis vetë njësive të n-glukozës. Poliglukozidet alkil rrjedhimisht formohen si përzierje fraksionesh me numër të ndryshëm të njësive të glukozës në mbetjen alkil me zinxhir të gjatë. Secila prej këtyre fraksioneve, nga ana tjetër, përbëhet nga disa përbërës izomerikë, pasi njësitë n-glukozë marrin forma të ndryshme anomere dhe forma unazore në ekuilibrin kimik gjatë glikozidimit Fischer dhe lidhjet glikozidike midis njësive D-glukozë ndodhin në disa pozicione të mundshme lidhëse. Raporti i anomerit të njësive D-glukozë është afërsisht α/β = 2: 1 dhe duket i vështirë për t'u ndikuar në kushtet e përshkruara të sintezës Fischer. Nën kushte të kontrolluara termodinamikisht, njësitë n-glukozë të përmbajtura në përzierjen e produktit ekzistojnë kryesisht në formën e piranozideve. Numri mesatar i njësive n-glukozë për mbetje alkili, e ashtuquajtura shkallë e polimerizimit, është në thelb një funksion i raportit molar të produkteve gjatë prodhimit. Për shkak të vetive të tyre të theksuara si surfaktantë, përparësi 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 ndërsa alkooli yndyror i tepërt rritet. Alkoolet yndyrore të tepërta ndahen dhe rikuperohen me anë të një procesi distilimi me vakum shumë-hapësh me avullues filmi që bie, në mënyrë që stresi termik të mund të mbahet në minimum. Temperatura e avullimit duhet të jetë mjaftueshëm e lartë dhe koha e kontaktit në zonën e nxehtë mjaftueshëm e gjatë për të siguruar distilim të mjaftueshëm të alkoolit yndyror të tepërt dhe rrjedhën e shkrirjes së alkil poliglukozidit pa ndonjë reaksion të rëndësishëm dekompozimi. Një seri hapash avullimi mund të përdoret në mënyrë të dobishme për të ndarë së pari fraksionin me vlim të ulët, pastaj sasinë kryesore të alkoolit yndyror dhe së fundmi alkoolin yndyror të mbetur, derisa alkil poliglikozidi 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 njollosje e padëshirueshme kafe dhe proceset e zbardhjes janë të nevojshme për të rafinuar produktin. Një metodë zbardhuese që ka rezultuar e përshtatshme është shtimi i një agjenti oksidues, siç është peroksidi i hidrogjenit, në një formulë ujore të alkil poliglikozidit në një mjedis alkalik në prani të joneve të magnezit.

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

Të tre proceset kryesore - transglikozidimi homogjen, procesi i lëngut të shkrirjes dhe teknika e furnizimit me glukozë - mund të përdoren në kushte industriale. Gjatë transglikozidimit, përqendrimi i ndërmjetësit butil poliglukozid, i cili vepron si tretës për produktet D-glukozë dhe butanol, duhet të mbahet mbi rreth 15% në përzierjen e reagimit në mënyrë që të shmangen inhomogjenitetet. Për të njëjtin qëllim, përqendrimi i ujit në përzierjen e reagimit të përdorur për sintezën direkte Fischer të alkil poliglukozideve duhet të mbahet në më pak se rreth 1%. Në përmbajtje më të larta 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 tepërt. Përzierja dhe homogjenizimi efektiv nxisin shpërndarjen e imët dhe reaktivitetin e D-glukozës kristalore në përzierjen e reagimit.

Gjatë përzgjedhjes së metodës së sintezës dhe varianteve të saj më të sofistikuara, duhet të merren në konsideratë si faktorët teknikë ashtu edhe ata ekonomikë. Proceset homogjene të transglikozidimit bazuar në shurupet e D-glukozës duken veçanërisht të favorshme për prodhimin e vazhdueshëm në shkallë të gjerë. Ato lejojnë kursime të përhershme në kristalizimin e lëndës së parë D-glukozë në zinxhirin e vlerës së shtuar, të cilat kompensojnë më shumë se investimet më të larta një herëshe në hapin e transglikozidimit dhe rikuperimin e butanolit. Përdorimi i n-butanolit nuk paraqet disavantazhe të tjera, pasi mund të riciklohet pothuajse plotësisht, kështu që përqendrimet e mbetura në produktet përfundimtare të rikuperuara janë vetëm disa pjesë për milion, të cilat mund të konsiderohen jo kritike. Glikozidimi i drejtpërdrejtë Fischer sipas procesit të slurryt ose teknikës së furnizimit me glukozë përjashton hapin e transglikozidimit dhe rikuperimin e butanolit. Ai gjithashtu mund të kryhet 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 progresi i mëtejshëm teknologjik në prodhimin e polisakarideve alkil, do të kenë një ndikim vendimtar në kapacitetin e tregut dhe kapacitetin prodhues të zhvillimit dhe aplikimit. Polisakaridi bazë tashmë ka zgjidhjet e veta teknike që mund të ofrojnë avantazhe të rëndësishme konkurruese në tregun e trajtimit sipërfaqësor për kompanitë që zhvillojnë ose kanë miratuar 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, kjo mund të përcaktojë zëvendësuesit për surfaktantët dhe mund të inkurajojë instalimin e impianteve të reja të prodhimit të polisakarideve alkil.