Transglikosidigaj procezoj uzantaj D-glukozon kiel krudmaterialojn.

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 pligrandigas 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 eduktiloj povas esti konvertitaj en surfac-aktivajn alkilajn poliglikozidojn per rekta Fischer-glikosidado aŭ per du-ŝtupaj transglikozidoj de butila poliglikozido en ĉeesto de acida katalizilo, kun akvo kiel kromprodukto. Akvo devas esti distilita el la reakcia miksaĵo por ŝovi la reakcian ekvilibron al la dezirata produkto. En la glikosiladprocezo, oni evitu malhomogenaĵojn en la reakcia miksaĵo, ĉar ili povas konduki al troa formado de tiel nomata polidekstrozo, kio estas tre nedezirinda. Tial, multaj teknikaj strategioj fokusiĝas al la homogenaj eduktiloj n-glukozo kaj alkoholo, kiujn malfacilas miksi pro siaj malsamaj polusecoj. 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 averaĝa nombro da normalaj glukozaj unuoj por alkilrestaĵo, la tiel nomata grado de polimerigo, estas baze funkcio de la molara proporcio de eduktoj dum la fabrikada procezo. Pro iliaj rimarkindaj surfaktant-ecoj, alkilaj poliglikozidoj kun grado de polimerigo inter 1 kaj 3 estas aparte preferataj, tial ĉirkaŭ 3-10 moloj da grasaj alkoholoj devas esti uzataj por molo da normala glukozo en ĉi tiu metodo.

La grado de polimerigo malpliiĝas ĉe kreskanta troo de grasa alkoholo. La troa grasa alkoholo estas apartigita kaj reakirita per plurŝtupaj vakuaj distiladprocezoj kun falantaj filmvaporigiloj, kiuj ebligas teni la termikan streĉon je minimumo. La vaporiĝtemperaturo devus esti ĝuste sufiĉe alta kaj la kontaktotempo en la varma zono ĝuste sufiĉe longa por certigi adekvatan distiladon de la troo de grasa alkoholo kaj fluon de la alkilpoliglukozida fanditaĵo, sen la okazo de konsiderindaj malkomponiĝreagoj. Serio de vaporiĝŝtupoj povas esti favore uzata por apartigi unue malalt-bolantajn frakciojn, poste la ĉefan kvanton de grasa alkoholo, kaj fine la restantan grasan alkoholon ĝis la alkilpoliglukozidaj fandaĵoj estas akiritaj kiel akvosolveblaj restaĵoj.

Eĉ kiam sintezo kaj vaporiĝo de la grasa alkoholo estas faritaj sub la plej mildaj kondiĉoj, okazas nedezirata bruna miskoloriĝo, kio postulas blankigajn procezojn por rafini la produktojn. Unu blankiga metodo, kiu pruviĝis taŭga, estas la aldono de oksidantoj kiel hidrogena peroksido al akvaj preparoj de alkilaj poliglukozidoj en alkala medio en ĉeesto de magneziaj jonoj.

La multnombraj esploroj kaj variaĵoj uzitaj dum sintezo, prilaborado kaj rafinado montras, ke eĉ hodiaŭ ankoraŭ ne ekzistas ĝenerale aplikeblaj "kompletaj" solvoj por akiri specifajn produktokvalitojn. Male, ĉiuj procezpaŝoj bezonas esti ellaboritaj, reciproke adaptitaj kaj optimumigitaj. Ĉi tiu ĉapitro provizis sugestojn kaj priskribis kelkajn praktikajn manierojn por elpensi teknikajn solvojn, kaj ankaŭ deklaris normajn kemiajn kaj fizikajn kondiĉojn por efektivigi reakciojn, apartigon kaj rafinadprocezojn.

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.

La estonta havebleco kaj prezoj de fosiliaj kaj renovigeblaj krudmaterialoj, same kiel pliaj teknikaj progresoj en produktado kaj apliko de alkilaj poliglukozidoj, supozeble havos decidan influon sur la disvolviĝo de la merkata volumeno kaj produktokapacitoj de ĉi-lastaj. La fareblaj teknikaj solvoj, kiuj jam ekzistas por la produktado kaj uzo de alkilaj poliglukozidoj, povas doni gravan konkurencivan avantaĝon en la merkato de surfaktantoj al kompanioj, kiuj disvolvis aŭ jam uzas tiajn procezojn. Ĉi tio estas precipe vera en kazo de altaj prezoj de krudnafto kaj malaltaj prezoj de cerealoj. Ĉar la fiksaj fabrikadkostoj certe estas je kutima nivelo por grocaj industriaj surfaktantoj, eĉ malgrandaj reduktoj en la prezo de indiĝenaj krudmaterialoj povas instigi la anstataŭigon de surfaktantaj varoj kaj povas klare kuraĝigi la instaladon de novaj produktadinstalaĵoj por alkilaj poliglukozidoj.