Процеси трансгликозидације користећи D-глукозу као сировину.

Фишерова гликозилација је једина метода хемијске синтезе која је омогућила развој данашњих економских и технички усавршених решења за производњу алкил полиглукозида великих размера. Производни погони капацитета преко 20.000 т/годишње су већ реализовани и проширују асортиман производа индустрије сурфактаната површински активним средствима на бази обновљивих сировина. Д-глукоза и линеарни C8-C16 масни алкохоли показали су се као префериране сировине. Ови едукти се могу претворити у површински активне алкил полигликозиде директном Фишеровом гликозилацијом или двостепеним трансгликозидима бутил полигликозида у присуству киселинског катализатора, са водом као нуспроизводом. Вода се мора дестиловати из реакционе смеше да би се равнотежа реакције 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-глукозе и алкохола, који се тешко мешају због њихових различитих поларности. Током реакције, гликозидне везе се формирају и између масног алкохола и н-глукозе и између самих н-глукозних јединица. Алкил полиглукозиди се последично формирају као смеше фракција са различитим бројем глукозних јединица на дуголанчаном алкил остатку. Свака од ових фракција, заузврат, састоји се од неколико изомерних састојака, пошто н-глукозне јединице попримају различите аномерне облике и облике прстена у хемијској равнотежи током Фишерове гликозидације, а гликозидне везе између Д-глукозних јединица се јављају у неколико могућих положаја везивања. Однос аномера Д-глукозних јединица је приближно α/β = 2:1 и чини се да је тешко утицати на њега под описаним условима Фишерове синтезе. Под термодинамички контролисаним условима, н-глукозне јединице садржане у смеши производа постоје претежно у облику пиранозида. Просечан број јединица нормалне глукозе по алкил остатку, такозвани степен полимеризације, у основи је функција моларног односа едукта током процеса производње. Због својих изузетних својстава сурфактанта, алкил полигликозиди са степеном полимеризације између 1 и 3 су посебно пожељни, због чега се у овој методи мора користити око 3-10 молова масних алкохола по молу нормалне глукозе.

Степен полимеризације се смањује са повећањем вишка масног алкохола. Вишак масног алкохола се одваја и регенерише помоћу вишестепених процеса вакуумске дестилације са испаривачима са падајућим филмом, што омогућава да се термички стрес одржи 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 растопа алкил полиглукозида, без појаве било каквих значајних реакција разлагања. Низ корака испаравања може се повољно користити за одвајање прво фракција са ниском тачком кључања, затим главне количине масног алкохола и коначно преосталог масног алкохола док се растопи алкил полиглукозида не добију као остаци растворљиви у води.

Чак и када се синтеза и испаравање масног алкохола изводе под 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 воденим препаратима алкил полиглукозида у алкалној средини у присуству магнезијумових јона.

Многобројна истраживања и варијанте које се користе током синтезе, обраде и рафинирања показују да чак ни данас не постоје општеприменљива решења „по систему кључ у руке“ за добијање одређених врста производа. Напротив, сви кораци процеса морају бити разрађени, међусобно прилагођени и оптимизовани. Ово поглавље је дало предлоге и описало неке практичне начине за осмишљавање техничких решења, као и навело стандардне хемијске и физичке услове за спровођење реакција, процеса раздвајања и рафинирања.

Сва три главна процеса – хомогена трансгликозидација, процес суспензије и техника додавања глукозе – могу се користити у индустријским условима. Током трансгликозидације, концентрација међупроизвода бутил полиглукозида, који делује као солубилизатор за едукте Д-глукозу и бутанол, мора се одржавати изнад око 15% у реакционој смеши како би се избегле нехомогености. У исту сврху, концентрација воде у реакционој смеши која се користи за директну Фишерову синтезу алкил полиглукозида мора се одржавати на мање од око 1%. При већем садржају воде постоји ризик од претварања суспендоване кристалне Д-глукозе у лепљиву масу, што би потом довело до лоше обраде и прекомерне полимеризације. Ефикасно мешање и хомогенизација подстичу фину расподелу и реактивност кристалне Д-глукозе у реакционој смеши.

Приликом избора методе синтезе и њених софистициранијих варијанти, морају се узети у обзир и технички и економски фактори. Хомогени процеси трансгликозидације засновани на Д-глукозним сирупима изгледају посебно повољни за континуирану производњу у великим размерама. Они омогућавају трајне уштеде на кристализацији сировине Д-глукозе у ланцу додате вредности, што више него надокнађује већа једнократна улагања у корак трансгликозидације и опоравак бутанола. Употреба н-бутанола не представља друге недостатке, јер се може скоро потпуно рециклирати тако да су резидуалне концентрације у регенерисаним крајњим производима само неколико делова на милион, што се може сматрати некритичним. Директна Фишерова гликозидација према поступку суспензије или техници додавања глукозе ослобађа корака трансгликозидације и опоравка бутанола. Такође се може изводити континуирано и захтева нешто мања капитална улагања.

Може се очекивати да ће будућа доступност и цене фосилних и обновљивих сировина, као и даљи технички напредак у производњи и примени алкил полиглукозида, имати пресудан утицај на развој тржишног обима и производних капацитета потоњих. Одржива 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 индустријске сурфактанте у великим количинама, чак и мала смањења цена домаћих сировина могу подстаћи замену сурфактаната робом и могу јасно подстаћи инсталацију нових производних погона за алкил полиглукозиде.