LA METODOJ POR FABRIKI ALKILAJN GLUKOZIDOJN
Fischer-glikosidado estas la sola metodo de kemia sintezo, kiu ebligis la disvolvon de hodiaŭaj ekonomiaj kaj teknike perfektigitaj solvoj por grandskala produktado de alkilaj poliglukozidoj. Produktadinstalaĵoj kun kapacitoj de pli ol 20.000 t/jaro jam estis realigitaj kaj plivastigas la produktsortimenton de la surfaktaĵa industrio per surfac-aktivaj agentoj bazitaj sur renovigeblaj krudmaterialoj. D-Glukozo kaj linearaj C8-C16 grasaj alkoholoj pruviĝis esti la preferataj krudmaterialoj. Ĉi tiuj eduktoj povas esti konvertitaj al surfac-aktivaj alkilaj poliglukozidoj per rekta Fischer-glikosidado aŭ du-ŝtupa transglikosidado per butila poliglukozido en la ĉeesto de acidaj kataliziloj, kun akvo kiel kromprodukto. La akvo devas esti distilita el la reakcia miksaĵo por ŝovi la reakcian ekvilibron al la dezirataj produktoj. Dum la glikosidada procezo, oni evitu malhomogenaĵojn en la reakcia miksaĵo, ĉar ili kondukas al troa formado de tiel nomataj poliglukozidoj, kiuj estas tre nedezirindaj. Multaj teknikaj strategioj tial koncentriĝas pri homogenigo de la eduktiloj n-glukozo kaj alkoholoj, kiuj estas malbone mikseblaj pro sia diferenco en poluseco. Dum reakcio, glikozidaj ligoj formiĝas kaj inter grasa alkoholo kaj n-glukozo kaj inter la n-glukozaj unuoj mem. Alkilaj poliglukozidoj sekve formiĝas kiel miksaĵoj de frakcioj kun malsamaj nombroj da glukozaj unuoj ĉe la longĉena alkila restaĵo. Ĉiu el ĉi tiuj frakcioj, siavice, konsistas el pluraj izomeraj konsistigaĵoj, ĉar la n-glukozaj unuoj alprenas malsamajn anomerajn formojn kaj ringajn formojn en kemia ekvilibro dum Fischer-glikosidiĝo kaj la glikozidaj ligoj inter D-glukozaj unuoj okazas en pluraj eblaj ligpozicioj. La anomera proporcio de la D-glukozaj unuoj estas proksimume α/β= 2:1 kaj ŝajnas malfacile influebla sub la priskribitaj kondiĉoj de Fischer-sintezo. Sub termodinamike kontrolitaj kondiĉoj, la n-glukozaj unuoj enhavitaj en la produkta miksaĵo ekzistas ĉefe en la formo de piranozidoj. La meza nombro da n-glukozaj unuoj por alkila restaĵo, la tiel nomata grado de polimerigo, estas esence funkcio de la molara proporcio de la eduktoj dum fabrikado. Pro iliaj okulfrapaj surfaktant-ecoj[1], speciala prefero estas donita al alkilaj poliglukozidoj kun gradoj de polimerigo inter 1 kaj 3, por kiuj oni devas uzi ĉirkaŭ 3-10 molojn da grasa alkoholo por molo da n-glukozo en la procezo.
La grado de polimerigo malpliiĝas kiam la troa grasa alkoholo pliiĝas. Troaj grasaj alkoholoj estas apartigitaj kaj reakiritaj per plurpaŝa vakua distila procezo kun falantaj filmvaporigiloj, tiel ke la termika streĉo povas esti minimumigita. La vaporiĝa temperaturo devus esti ĝuste sufiĉe alta kaj la kontaktotempo en la varma zono ĝuste sufiĉe longa por certigi sufiĉan distiladon de la troa grasa alkoholo kaj fluon de la alkilpoliglukozida fanditaĵo sen ia signifa putriĝa reakcio. Serio de vaporiĝaj paŝoj povas esti avantaĝe uzata por apartigi unue la malalt-bolantan frakcion, poste la ĉefan kvanton de grasa alkoholo, kaj fine la restantan grasan alkoholon, ĝis la alkilpoliglikozido fandiĝas kiel akvosolvebla restaĵo.
Eĉ sub la plej mildaj kondiĉoj por la sintezo kaj vaporiĝo de grasaj alkoholoj, okazos nedezirinda bruna miskoloriĝo, kaj necesas blankigaj procezoj por rafini la produkton. Unu metodo de blankigo, kiu pruviĝis taŭga, estas aldoni oksidigan agenton, kiel ekzemple hidrogenan peroksidon, al akva formulo de alkilpoliglikozido en alkala medio en ĉeesto de magneziaj jonoj.
La multnombraj studoj kaj variaĵoj uzitaj en la sintezo, post-prilaborado kaj rafinado garantias, ke eĉ hodiaŭ ne ekzistas vaste aplikebla "kompleta" solvo por akiri specifan produktogradon. Male, ĉiuj procezpaŝoj devas esti formulitaj. Dongfu provizas kelkajn sugestojn por la solvaĵa dezajno kaj teknikaj solvoj, kaj klarigas la kemiajn kaj fizikajn kondiĉojn por la reakcio, apartigo kaj rafinado.
Ĉiuj tri ĉefaj procezoj - homogena transglikosidado, ŝlama procezo, kaj glukoza nutra tekniko - povas esti uzataj sub industriaj kondiĉoj. Dum transglikosidado, la koncentriĝo de la intermedia butila poliglukozido, kiu agas kiel solubiliganto por la eduktaĵoj D-glukozo kaj butanolo, devas esti tenata super ĉirkaŭ 15% en la reakcia miksaĵo por eviti enhomogenecojn. Por la sama celo, la akvokoncentriĝo en la reakcia miksaĵo uzata por rekta Fischer-sintezo de alkilaj poliglukozidoj devas esti tenata je malpli ol ĉirkaŭ 1%. Ĉe pli altaj akvoenhavoj ekzistas risko transformi la suspenditan kristalan D-glukozon en gluecan mason, kiu poste rezultigus malbonan prilaboradon kaj troan polimerigon. Efika kirlado kaj homogenigo antaŭenigas la fajnan distribuon kaj reaktivecon de la kristala D-glukozo en la reakcia miksaĵo.
Kaj teknikaj kaj ekonomiaj faktoroj devas esti konsiderataj dum elektado de la sintezmetodo kaj ĝiaj pli sofistikaj variaĵoj. Homogenaj transglikosidigaj procezoj bazitaj sur D-glukozaj siropoj ŝajnas aparte favoraj por kontinua produktado grandskale. Ili permesas permanentajn ŝparojn pri kristaliĝo de la kruda materialo D-glukozo en la valor-aldonita ĉeno, kiuj pli ol kompensas la pli altajn unufojajn investojn en la transglikosidiga paŝo kaj la reakiro de butanolo. La uzo de n-butanolo ne prezentas aliajn malavantaĝojn, ĉar ĝi povas esti reciklita preskaŭ tute, tiel ke la restaj koncentriĝoj en la reakiritaj finproduktoj estas nur kelkaj partoj po miliono, kio povas esti konsiderata nekritika. Rekta Fischer-glikosidigo laŭ la ŝlama procezo aŭ glukoza nutra tekniko forigas la transglikosidigan paŝon kaj la reakiron de butanolo. Ĝi ankaŭ povas esti plenumata kontinue kaj postulas iomete pli malaltajn kapitalelspezojn.
Estonte, la provizo kaj prezo de fosiliaj kaj renovigeblaj krudmaterialoj, same kiel la plia teknologia progreso en la produktado de alkilaj polisakaridoj, havos decidan efikon sur la merkata kapacito kaj produktokapablo de disvolviĝo kaj apliko. Baza polisakarido jam havas siajn proprajn teknikajn solvojn, kiuj povas provizi gravajn konkurencajn avantaĝojn en la merkato de surfactraktado por kompanioj, kiuj disvolvas aŭ adoptis tiajn procezojn. Ĉi tio estas aparte vera kiam prezoj estas altaj kaj malaltaj. La fabrikada kosto de la fabrikada agento altiĝis al la kutima nivelo, eĉ se la prezo de lokaj krudmaterialoj iomete malaltiĝas, ĝi povas fiksi la anstataŭaĵojn por surfaktantoj kaj povas instigi la instaladon de novaj alkilaj polisakaridaj produktadinstalaĵoj.
Afiŝtempo: 23-a de Julio, 2021