La dezajnaj postuloj de produktadinstalaĵo por alkilaj glikozidoj bazita sur Fisher-sintezo dependas plejparte de la tipo de uzata karbonhidrato kaj la ĉenlongo de la uzata alkoholo. La produktado de akvosolveblaj alkilaj glikozidoj bazitaj sur oktanolo/dekanolo kaj dodekanolo/tetradekanolo estis unue enkondukita. Alkilaj poliglikozidoj, kiuj, por difinita DP, estas nesolveblaj en akvo pro la uzata alkoholo (nombro de C-atomoj en la alkil-ĥiano ≥ 16), estas traktataj aparte.
Sub la kondiĉoj de alkilpoliglukozida sintezo katalizita de acido, sekundaraj produktoj kiel poliglukoza etero kaj koloraj malpuraĵoj estas generitaj. Poliglukozo estas amorfa substanco formita per glikozila polimerigo dum la sinteza procezo. La tipo kaj koncentriĝo de la sekundara reakcio dependas de la procezaj parametroj, kiel temperaturo, premo, reakcia tempo, katalizilo, ktp. Unu el la problemoj solvitaj per la disvolviĝo de industria alkilpoliglikozida produktado en la lastaj jaroj estas minimumigi la formadon de sekundaraj produktoj rilataj al sintezo.
Ĝenerale, mallongĉenaj alkoholbazitaj (C8/10-OH) kaj malaltaj DP (granda alkohola superdozo) alkilaj glikozidoj havas la plej malmultajn produktadajn problemojn. En la reakcia fazo, kun la pliiĝo de troa alkoholo, la produktado de sekundaraj produktoj malpliiĝas. Ĝi reduktas la termikan streson kaj forigas troan alkoholon dum la formado de pirolizaj produktoj.
Glikosidiĝo de Fisher povas esti priskribita kiel procezo en kiu glukozo reagas relative rapide en la unua paŝo kaj oligomera ekvilibro estas atingita. Ĉi tiun paŝon sekvas malrapida degradiĝo de alkilaj glikozidoj. La degradiĝa procezo implikas paŝojn kiel dealkiligo kaj polimerigo, kiuj, ĉe pliigitaj koncentriĝoj, nerevokeble formas termodinamike pli stabilan poliglukozon. La reakcia miksaĵo superanta la optimuman reakcian tempon estas nomata troreakcio. Se la reakcio estas finita trofrue, la rezulta reakcia miksaĵo enhavas grandajn kvantojn da resta glukozo.
La perdo de aktivaj substancoj de alkilglukozido en la reakcia miksaĵo havas bonan rilaton kun la formado de poliglukozo. Kaze de troa reakcio, la reakcia miksaĵo iom post iom refariĝas polifaza pro la precipitaĵo de poliglukozo. Tial, la produktokvalito kaj produktorendimento estas grave trafitaj de la tempo de fino de la reakcio. Komencante kun solida glukozo, la alkilglikozidoj en la sekundaraj produktoj estas pli malaltaj en enhavo, permesante ke la aliaj polusaj komponantoj (poliglukozo) kaj la ceteraj karbonhidratoj estu filtritaj el la reakcia miksaĵo, kiu neniam plene reagis.
En la optimumigita procezo, la koncentriĝo de la eterigada produkto estas relative malalta (depende de la reakcia temperaturo, tempo, tipo de katalizilo kaj koncentriĝo, ktp.).
Figuro 4 montras la tipan kurson de rekta reakcio de dekstrozo kaj grasa alkoholo (C12/14-OH).
La temperaturo kaj premo de la reakciaj parametroj estas proksime rilataj unu al la alia en la Fischer-glikacia reakcio. Por produkti alkilajn poliglikozidojn kun malaltaj sekundaraj produktoj, premo kaj temperaturo devas esti adaptitaj unu al la alia kaj strikte kontrolitaj.
Alkilaj poliglikozidoj estas malriĉaj je sekundaraj produktoj pro malaltaj reakciaj temperaturoj (<100℃) en la acetaligo. Tamen, malaltaj temperaturoj rezultas en relative longaj reakciaj tempoj (depende de la ĉenlongo de la alkoholo) kaj malaltaj specifaj reaktoraj efikecoj. Relative altaj reakciaj temperaturoj (>100℃, tipe 110-120℃) povas konduki al ŝanĝoj en la koloro de la karbonhidratoj. Forigante la malalt-bolantajn reakciajn produktojn (akvo en la rekta sintezo, mallongĉenaj alkoholoj en la transacetaliga procezo) el la reakcia miksaĵo, la acetaliga ekvilibro ŝoviĝas al la produkta flanko. Se relative granda kvanto da akvo estas produktita por unuo de tempo, ekzemple per altaj reakciaj temperaturoj, oni devas zorgi pri la efika forigo de ĉi tiu akvo el la reakcia miksaĵo. Ĉi tio minimumigas sekundarajn reakciojn (precipe la formadon de polidekstrozo), kiuj okazas en la ĉeesto de akvo. La vaporiĝa efikeco de reakcia stadio dependas ne nur de premo, sed ankaŭ de vaporiĝa areo, ktp. Tipaj reakciaj premoj en la transacetaligaj kaj rektaj sintezaj variaĵoj estas inter 20 kaj 100 mbar.
Alia grava optimumiga faktoro estas la disvolviĝo de selektemaj kataliziloj en la glikosidiga procezo, tiel malhelpante, ekzemple, poliglukozan formadon kaj eterigadon. Kiel jam menciite, acetalo aŭ inversa acetalo en Fischer-sintezo estas katalizita de acidoj. Principe, ĉiu acido kun sufiĉa forto taŭgas por ĉi tiu celo, kiel ekzemple sulfata acido, p-tolueno kaj alkilbenzensulfona acido kaj sulfona sukcena acido. La reakcia rapido dependas de la acideco kaj la koncentriĝo de la acido en la alkoholo. Sekundaraj reakcioj, kiuj ankaŭ povas esti katalizitaj de acidoj (ekz., poliglukoza formado), okazas ĉefe en la polusa fazo (spura akvo) de la reakcia miksaĵo, kaj alkilaj ĉenoj, kiuj povas esti reduktitaj per la uzo de hidrofobaj acidoj (ekz., alkilbenzensulfona acido), estas dissolvitaj ĉefe en la malpli polusa fazo de la reakcia miksaĵo.
Post la reakcio, la acida katalizilo estas neŭtraligita per taŭga bazo, kiel ekzemple natria hidroksido kaj magnezia oksido. La neŭtraligita reakcia miksaĵo estas palflava solvaĵo enhavanta 50 ĝis 80 procentojn da grasaj alkoholoj. Alta enhavo de grasa alkoholo ŝuldiĝas al la molara proporcio de karbonhidratoj al grasaj alkoholoj. Ĉi tiu proporcio estas adaptita por akiri specifan DP por industriaj alkilaj poliglikozidoj, kaj kutime estas inter 1:2 kaj 1:6.
La troa grasa alkoholo estas forigita per vakua distilado. Gravaj limkondiĉoj inkluzivas:
– Resta grasa alkoholenhavo en la produkto devas esti<1% ĉar aliaj
saĝa solvebleco kaj odoro estas negative trafitaj.
- Por minimumigi la formadon de nedezirataj pirolizaj produktoj aŭ miskolorigantaj komponantoj, termika streĉado kaj restadtempo de la cela produkto devas esti tenataj kiel eble plej malaltaj depende de la ĉenlongo de la alkoholo.
- Neniu monoglikozido eniru la distilaĵon, ĉar la distilaĵo estas reciklita en la reakcio kiel pura grasa alkoholo.
En la kazo de dodekanolo/tetradekanolo, ĉi tiuj postuloj estas uzataj por la forigo de troaj grasaj alkoholoj, kiuj estas plejparte kontentigaj per plurŝtupa distilado. Gravas noti, ke kiam la enhavo de grasaj alkoholoj malpliiĝas, la viskozeco signife pliiĝas. Ĉi tio evidente malhelpas varmo- kaj maso-transdonon en la fina distilada fazo.
Tial, maldikaj aŭ mallongdistancaj vaporigiloj estas preferataj. En ĉi tiuj vaporigiloj, la meĥanike moviĝanta filmo provizas pli altan vaporigan efikecon kaj pli mallongan produkto-restadan tempon, same kiel bonan vakuon. La fina produkto post distilado estas preskaŭ pura alkilpoliglikozido, kiu akumuliĝas kiel solido kun fandopunkto de 70℃ ĝis 150℃. La ĉefaj procezpaŝoj de alkilsintezo estas resumitaj kiel Figuro 5.
Depende de la uzata fabrikada procezo, unu aŭ du alkoholaj ciklaj fluoj akumuliĝas dum la produktado de alkilpoliglikozido; troaj grasaj alkoholoj, dum mallongĉenaj alkoholoj povas esti preskaŭ tute reakiritaj. Ĉi tiuj alkoholoj povas esti reuzataj en postaj reakcioj. La bezono de purigado aŭ la ofteco, kun kiu la purigaj paŝoj devas esti efektivigitaj, dependas de la malpuraĵoj akumulitaj en la alkoholo. Ĉi tio plejparte dependas de la kvalito de la antaŭaj procezpaŝoj (ekzemple reakcio, alkoholforigo).
Post forigo de la grasa alkoholo, la alkil-poliglikozida aktiva substanco estas rekte solvita en akvo, tiel ke formiĝas tre viskoza 50 ĝis 70%-a alkil-poliglikozida pasto. En postaj rafinaj paŝoj, ĉi tiu pasto estas prilaborita en produkton de kontentiga kvalito laŭ rendimentaj postuloj. Ĉi tiuj rafinaj paŝoj povas inkluzivi blankigon de la produkto, la alĝustigon de produktaj karakterizaĵoj, kiel ekzemple pH-valoro kaj enhavo de aktiva substanco, kaj mikroban stabiligon. En la patentliteraturo, ekzistas multaj ekzemploj de redukta kaj oksidativa blankigo kaj du-ŝtupaj procezoj de oksidativa blankigo kaj redukta stabiligo. La peno kaj tial la kosto implikitaj en ĉi tiuj procezpaŝoj por atingi certajn kvalitajn trajtojn, kiel ekzemple koloron, dependas de rendimentaj postuloj, de la startmaterialoj, la bezonata DP kaj la kvalito de la procezpaŝoj.
Figuro 6 ilustras industrian produktadprocezon por longĉenaj alkilaj poliglikozidoj (C12/14 APG) per rekta sintezo.
Afiŝtempo: 13 okt. 2020