МЕТОДЕ ЗА ПРОИЗВОДЊУ АЛКИЛ ГЛУКОЗИДА

Фишерова гликозидација је једини метод хемијске синтезе који је омогућио развој данашњих економских и технички усавршених решења за производњу алкил полиглукозида великих размера. Већ су реализовани производни погони капацитета преко 20.000 т/годишње који проширују производни асортиман индустрије сурфактаната површински активним агенсима на бази обновљивих сировина. Д-глукоза и линеарни Ц8-Ц16 масни алкохоли су се показали као пожељне сировине. Ови едукти се могу конвертовати у површински активне алкил полиглукозиде помоћу директне Фишерове гликозидације или двостепене трансгликозидације преко бутил полиглукозида у присуству киселих катализатора, са водом као нуспроизводом. Вода се мора дестиловати из реакционе смеше да би се реакциона равнотежа померила ка жељеним производима. Током процеса гликозидације треба избегавати нехомогености у реакционој смеши, јер оне доводе до прекомерног стварања такозваних полиглукозида, који су веома непожељни. Многе техничке стратегије се стога концентришу на хомогенизацију едукта н-глукозе и алкохола, који се слабо мешају због њихове разлике у поларности. Током реакције, формирају се гликозидне везе како између масног алкохола и н-глукозе, тако и између самих јединица н-глукозе. Алкил полиглукозиди се последично формирају као мешавине фракција са различитим бројем јединица глукозе на дуголанчаном алкилном остатку. Свака од ових фракција се, заузврат, састоји од неколико изомерних конституената, пошто јединице н-глукозе попримају различите аномерне облике и облике прстена у хемијској равнотежи током Фишерове гликозидације, а гликозидне везе између јединица Д-глукозе се јављају у неколико могућих позиција везивања. . Однос аномера јединица Д-глукозе је приближно α/β＝ 2:1 и чини се да је тешко утицати под описаним условима Фишерове синтезе. У термодинамички контролисаним условима, јединице н-глукозе садржане у смеши производа постоје претежно у облику пиранозида. Средњи број јединица н-глукозе по алкилном остатку, такозвани степен полимеризације, у суштини је функција моларног односа едукта током производње. Због изражених својстава тензида[1]посебна предност имају алкил полиглукозиди са степеном полимеризације између 1 и 3, за које се у процесу мора користити приближно 3-10 мола масног алкохола по молу н-глукозе.

Степен полимеризације се смањује са повећањем вишка масног алкохола. Вишак масних алкохола се одваја и обнавља процесом вакуумске дестилације у више корака са испаривачима са падајућим филмом, тако да се термички стрес може свести на минимум. Температура испаравања треба да буде довољно висока, а време контакта у врућој зони довољно дуго да обезбеди довољну дестилацију вишка масног алкохола и проток растопљеног алкил полиглукозида без значајне реакције разлагања. Низ корака испаравања може се користити за одвајање најпре фракције са ниским кључањем, затим главне количине масног алкохола и на крају преосталог масног алкохола, све док се алкил полигликозид не истопи као остатак растворљив у води.

Чак и под најблажим условима за синтезу и испаравање масних алкохола, појавиће се нежељена смеђа промена боје, а процеси бељења су потребни да би се производ рафинисао. Једна метода бељења која се показала погодном је додавање оксидационог средства, као што је водоник пероксид, у водену формулацију алкил полигликозида у алкалној средини у присуству јона магнезијума.

Многобројне студије и варијанте које се користе у процесу синтезе, накнадне обраде и рафинирања гарантују да чак и данас још увек не постоји широко применљиво решење „кључ у руке“ за добијање специфичне класе производа. Напротив, сви кораци процеса морају бити формулисани. Донгфу даје неке предлоге за дизајн решења и техничка решења, и објашњава хемијске и физичке услове за процес реакције, раздвајања и рафинације.

Сва три главна процеса – хомогена трансгликозидација, процес суспензије и техника храњења глукозом – могу се користити у индустријским условима. Током трансгликозидације, концентрација интермедијера бутил полиглукозида, који делује као солубилизатор за едукте Д-глукозу и бутанол, мора да се одржава преко око 15% у реакционој смеши како би се избегле нехомогености. За исту сврху, концентрација воде у реакционој смеши која се користи за директну Фишерову синтезу алкил полиглукозида мора да буде мања од око 1%. При већим садржајима воде постоји ризик од претварања суспендоване кристалне Д-глукозе у лепљиву масу, што би последично довело до лоше обраде и прекомерне полимеризације. Ефикасно мешање и хомогенизација промовишу фину дистрибуцију и реактивност кристалне Д-глукозе у реакционој смеши.

Приликом одабира метода синтезе и његових софистициранијих варијанти морају се узети у обзир и технички и економски фактори. Хомогени процеси трансгликозидације на бази Д-глукозних сирупа изгледају посебно повољни за континуирану производњу у великим размерама. Они омогућавају трајне уштеде на кристализацији сировине Д-глукозе у ланцу додане вредности, што више него компензује већа једнократна улагања у корак трансгликозидације и опоравак бутанола. Употреба н-бутанола не представља друге недостатке, пошто се може скоро потпуно рециклирати тако да су преостале концентрације у опорављеним крајњим производима само неколико делова на милион, што се може сматрати некритичним. Директна Фишерова гликозидација у складу са процесом суспензије или техником храњења глукозом не укључује корак трансгликозидације и опоравак бутанола. Такође се може изводити континуирано и захтева нешто ниже капиталне издатке.

У будућности ће понуда и цена фосилних и обновљивих сировина, као и даљи технолошки напредак у производњи алкил полисахарида, имати одлучујући утицај на капацитет тржишта и производне капацитете развоја и примене. Базни полисахарид већ има сопствена техничка решења која могу да обезбеде важне конкурентске предности на тржишту површинске обраде за компаније које развијају или су усвојиле такве процесе. Ово је посебно тачно када су цене високе и ниске. Трошкови производње производног агенса су порасли на уобичајени ниво, чак и ако цена локалних сировина благо падне, то може поправити замене за сурфактанте и може подстаћи постављање нових погона за производњу алкил полисахарида.