Процеси трансгликозидације користећи Д-глукозу као сировину.

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 продукти се могу конвертовати у површински активне алкил полигликозиде директном Фишеровом гликозилацијом или двостепеним трансгликозидима бутил полигликозида у присуству киселог катализатора, са водом као нуспроизводом. Вода се мора дестиловати из реакционе смеше да би се реакциона равнотежа померила ка жељеном производу. У процесу гликозилације треба избегавати нехомогености у реакционој смеши јер могу довести до прекомерног стварања такозване полидекстрозе, што је веома непожељно. Стога се многе техничке стратегије фокусирају на хомогене едукте н-глукозу и алкохол, које је тешко мешати због њихових различитих поларитета. 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. Просечан број нормалних јединица глукозе по алкилном остатку, такозвани степен полимеризације, у основи је функција моларног односа едукта током процеса производње. Због својих изузетних својстава сурфактанта, посебно су пожељни алкил полигликозиди са степеном полимеризације између 1 и 3, због чега се у овој методи мора користити око 3-10 мола масних алкохола по молу нормалне глукозе.

Степен полимеризације опада са повећањем вишка масног алкохола. Вишак масног алкохола се одваја и извлачи помоћу вишестепених процеса вакуум дестилације са испаривачима са падајућим филмом, који омогућавају да се термички стрес задржи на минимуму. Температура испаравања треба да буде довољно висока, а време контакта у врућој зони довољно дуго да се обезбеди адекватна дестилација вишка масног алкохола и проток растопљеног алкил полиглукозида, без појаве било каквих значајнијих реакција разлагања. Низ корака испаравања може се повољно применити да се одвоје прве фракције са ниским кључањем, затим главна количина масног алкохола и на крају преостали масни алкохол док се алкил полиглукозид не истопи као остаци растворљиви у води.

Чак и када се синтеза и испаравање масног алкохола изводе у најнежнијим условима, долази до нежељене смеђе промене боје, што захтева процесе бељења ради рафинисања производа. Једна метода бељења која се показала погодном је додавање оксиданата као што је водоник пероксид у водене препарате алкил полиглукозида у алкалној средини у присуству јона магнезијума.

Многобројна истраживања и варијанте коришћене током синтезе, обраде и рафинирања показују да ни данас још увек не постоје општеприменљива решења „кључ у руке“ за добијање специфичних квалитета производа. Напротив, сви кораци процеса морају бити разрађени, међусобно прилагођени и оптимизовани. Ово поглавље дало је предлоге и описало неке практичне начине за осмишљавање техничких решења, као и навођење стандардних хемијских и физичких услова за спровођење реакција, одвајања и процеса 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.

Очекује се да ће будућа доступност и цене фосилних и обновљивих сировина, као и даљи технички напредак у производњи и примени алкил полиглукозида, имати одлучујући утицај на развој обима тржишта и производних капацитета ових последњих. Изводљива техничка решења која већ постоје за производњу и употребу алкил полиглукозида могу дати виталну конкурентску предност на тржишту сурфактаната компанијама које су развиле или већ користе такве процесе. Ово је посебно тачно у случају високих цена сирове нафте и ниских цена житарица. Пошто су фиксни трошкови производње свакако на уобичајеном нивоу за расуте индустријске сурфактанте, чак и незнатно смањење цена домаћих сировина може подстаћи супституцију сировинама сурфактаната и може јасно подстаћи постављање нових производних погона за алкил полиглукозиде.