Proceset e transglikozidimit duke përdorur D-glukozën si lëndë të parë.
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 poliglikozide sipërfaqësore aktive me anë të glikozilimit të drejtpërdrejtë Fischer ose me transglikozide dy-hapëshe të butil poliglikozidit në prani të një katalizatori acid, me ujë si nënprodukt. Uji duhet të distilohet nga përzierja e reagimit për të zhvendosur ekuilibrin e reagimit drejt produktit të dëshiruar. Në procesin e glikozilimit, inhomogjenitetet në përzierjen e reagimit duhet të shmangen sepse ato mund të çojnë në formimin e tepërt të të ashtuquajturës polidekstrozë, e cila është shumë e padëshirueshme. Prandaj, shumë strategji teknike përqendrohen në produktet homogjene n-glukozë dhe alkool, të cilat janë të vështira për t'u përzier për shkak të polariteteve të tyre të ndryshme. 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 e n-glukozës 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. Në kushte të kontrolluara termodinamikisht, njësitë e n-glukozës të përmbajtura në përzierjen e produktit ekzistojnë kryesisht në formën e piranozideve. Numri mesatar i njësive normale të glukozës për mbetje alkil, e ashtuquajtura shkallë e polimerizimit, është në thelb një funksion i raportit molar të ekstrudëve gjatë procesit të prodhimit. Për shkak të vetive të tyre të jashtëzakonshme surfaktante, poliglikozidet alkil me një shkallë polimerizimi midis 1 dhe 3 janë veçanërisht të preferuara, për këtë arsye duhet të përdoren rreth 3-10 mol alkoole yndyrore për mol glukozë normale në këtë metodë.
Shkalla e polimerizimit zvogëlohet me një tepricë në rritje të alkoolit yndyror. Alkooli yndyror i tepërt ndahet dhe rikuperohet me anë të proceseve të distilimit me vakum shumëhapësh me avullues me film që bie, të cilët bëjnë të mundur mbajtjen e stresit termik 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 adekuat të tepricës së alkoolit yndyror dhe rrjedhës së shkrirjes së alkil poliglukozidit, pa ndodhur ndonjë reaksion i konsiderueshëm dekompozimi. Një seri hapash avullimi mund të përdoret në mënyrë të favorshme për të ndarë së pari fraksionet me vlim të ulët, pastaj sasinë kryesore të alkoolit yndyror dhe së fundmi alkoolin yndyror të mbetur derisa shkrirjet e alkil poliglukozidit të merren si mbetje të tretshme në ujë.
Edhe kur sinteza dhe avullimi i alkoolit yndyror kryhen në kushtet më të buta, ndodh një njollosje e padëshiruar kafe, duke kërkuar procese zbardhuese për të rafinuar produktet. Një metodë zbardhuese që ka rezultuar e përshtatshme është shtimi i oksidantëve si peroksidi i hidrogjenit në përgatitjet ujore të poliglukozideve alkil në mjedis alkalik në prani të joneve të magnezit.
Hetimet dhe variantet e shumëfishta të përdorura gjatë sintezës, përpunimit dhe rafinimit tregojnë se edhe sot nuk ka zgjidhje "me çelës në dorë" të zbatueshme përgjithësisht për të marrë klasa specifike të produktit. Përkundrazi, të gjitha hapat e procesit duhet të përpunohen, të përshtaten reciprokisht dhe të optimizohen. Ky kapitull ka dhënë sugjerime dhe ka përshkruar disa mënyra praktike për të hartuar zgjidhje teknike, si dhe ka deklaruar kushtet standarde kimike dhe fizike për kryerjen e reaksioneve, ndarjes dhe proceseve të 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.
Disponueshmëria dhe çmimet e ardhshme të lëndëve të para fosile dhe të rinovueshme, si dhe përparimet e mëtejshme teknike në prodhimin dhe aplikimin e alkil poliglukozideve, mund të pritet të kenë një ndikim vendimtar në zhvillimin e vëllimit të tregut dhe kapaciteteve prodhuese të këtyre të fundit. Zgjidhjet teknike të qëndrueshme që ekzistojnë tashmë për prodhimin dhe përdorimin e alkil poliglukozideve mund t'u japin një avantazh konkurrues jetësor në tregun e surfaktantëve kompanive që kanë zhvilluar ose tashmë përdorin procese të tilla. Kjo është veçanërisht e vërtetë në rastin e çmimeve të larta të naftës bruto dhe çmimeve të ulëta të drithërave. Meqenëse kostot fikse të prodhimit janë sigurisht në një nivel të zakonshëm për surfaktantët industrialë me shumicë, edhe uljet e vogla të çmimit të lëndëve të para vendase mund të nxisin zëvendësimin e mallrave të surfaktantëve dhe mund të inkurajojnë qartë instalimin e impianteve të reja të prodhimit për alkil poliglukozide.
Koha e postimit: 11 korrik 2021