METODE DE FABRICAREA ALCHIL GLUCOZIDELOR

Glicozidarea Fischer este singura metodă de sinteză chimică care a permis dezvoltarea soluțiilor economice și tehnic perfecționate de astăzi pentru producția pe scară largă de alchil poliglucozide. Au fost deja realizate fabrici de producție cu capacități de peste 20.000 t/an și extind gama de produse a industriei surfactanților cu agenți tensioactivi pe bază de materii prime regenerabile. D-glucoza și alcoolii grași liniari C8-C16 s-au dovedit a fi materiile prime preferate. Acești educte pot fi transformate în alchil poliglucozide tensioactive prin glicozidare directă Fischer sau transglicozidare în două etape prin butil poliglucozidă în prezența catalizatorilor acizi, cu apa ca produs secundar. Apa trebuie distilată din amestecul de reacție pentru a deplasa echilibrul de reacție către produsele dorite. În timpul procesului de glicozidare, neomogenitățile în amestecul de reacție trebuie evitate, deoarece acestea conduc la formarea excesivă a așa-numitelor poliglucozide, care sunt extrem de nedorite. Multe stratageme tehnice se concentrează prin urmare pe omogenizarea eductelor n-glucoză și alcooli, care sunt slab miscibili din cauza diferenței lor de polaritate. În timpul reacției, se formează legături glicozidice atât între alcoolul gras și n-glucoză, cât și între unitățile de n-glucoză în sine. Alchil poliglucozidele se formează în consecință ca amestecuri de fracții cu numere diferite de unități de glucoză la restul de alchil cu lanț lung. Fiecare dintre aceste fracții, la rândul său, este alcătuită din mai mulți constituenți izomeri, deoarece unitățile de n-glucoză iau diferite forme anomerice și forme de inel în echilibru chimic în timpul glicozidării Fischer, iar legăturile glicozidice dintre unitățile de D-glucoză apar în mai multe poziții de legare posibile. . Raportul anomer al unităților de D-glucoză este de aproximativ α/β＝ 2: 1 și pare greu de influențat în condițiile descrise ale sintezei Fischer. În condiții controlate termodinamic, unitățile de n-glucoză conținute în amestecul de produse există predominant sub formă de piranozide. Numărul mediu de unități n-glucoză per reziduu alchil, așa-numitul grad de polimerizare, este în esență o funcție a raportului molar al eductelor în timpul fabricării. Datorită proprietăților lor pronunțate de surfactant[1], se acordă o preferință deosebită alchil-poliglucozidelor cu grade de polimerizare între 1 și 3, pentru care trebuie să se utilizeze aproximativ 3-10 moli de alcool gras per mol de n-glucoză în proces.

Gradul de polimerizare scade pe măsură ce crește excesul de alcool gras. Excesul de alcooli grași sunt separați și recuperați printr-un proces de distilare în vid în mai multe etape cu evaporatoare cu film care căde, astfel încât stresul termic poate fi menținut la minimum. Temperatura de evaporare trebuie să fie suficient de mare și timpul de contact în zona fierbinte suficient de lung pentru a asigura o distilare suficientă a excesului de alcool gras și fluxul topiturii de alchil poliglucozidă fără nicio reacție semnificativă de descompunere. O serie de etape de evaporare pot fi utilizate în mod avantajos pentru a separa mai întâi fracția cu punct de fierbere scăzut, apoi cantitatea principală de alcool gras și în final alcoolul gras rămas, până când alchil poliglicozida se topește ca reziduu solubil în apă.

Chiar și în cele mai blânde condiții pentru sinteza și evaporarea alcoolilor grași, va apărea o decolorare maro nedorită și sunt necesare procese de albire pentru a rafina produsul. O metodă de albire care s-a dovedit adecvată este adăugarea unui agent oxidant, cum ar fi peroxidul de hidrogen, la o formulare apoasă de alchil poliglicozidă într-un mediu alcalin în prezența ionilor de magneziu.

Studiile multiple și variantele utilizate în procesul de sinteză, post-procesare și rafinare garantează că și în prezent, nu există încă o soluție „la cheie” aplicabilă pe scară largă pentru a obține un anumit grad de produs. Dimpotrivă, toate etapele procesului trebuie formulate. Dongfu oferă câteva sugestii pentru proiectarea soluției și soluții tehnice și explică condițiile chimice și fizice pentru procesul de reacție, separare și rafinare.

Toate cele trei procese principale - transglicozidarea omogenă, procesul de suspensie și tehnica de alimentare cu glucoză - pot fi utilizate în condiții industriale. În timpul transglicozidării, concentrația de butil poliglucozidă intermediară, care acționează ca solubilizator pentru eductele D-glucoză și butanol, trebuie menținută peste aproximativ 15% în amestecul de reacție pentru a se evita neomogenitățile. În același scop, concentrația de apă din amestecul de reacție utilizat pentru sinteza directă Fischer a alchil poliglucozidelor trebuie menținută la mai puțin de aproximativ 1 %. La un conținut mai mare de apă există riscul de a transforma D-glucoza cristalină în suspensie într-o masă lipicioasă, care ar avea ca rezultat o procesare proastă și o polimerizare excesivă. Agitarea și omogenizarea eficientă promovează distribuția fină și reactivitatea D-glucozei cristaline în amestecul de reacție.

Atât factorii tehnici, cât și cei economici trebuie luați în considerare atunci când se selectează metoda de sinteză și variantele sale mai sofisticate. Procesele omogene de transglicozidare pe bază de siropuri de D-glucoză apar deosebit de favorabile pentru producția continuă pe scară largă. Acestea permit economii permanente la cristalizarea materiei prime D-glucoza în lanțul de valoare adăugată, care compensează mai mult decât investițiile mai mari în etapa de transglicozidare și recuperarea butanolului. Utilizarea n-butanolului nu prezintă alte dezavantaje, deoarece acesta poate fi reciclat aproape complet, astfel încât concentrațiile reziduale din produsele finale recuperate să fie de doar câteva părți pe milion, ceea ce poate fi considerat necritic. Glicozidarea directă Fischer în conformitate cu procesul de suspensie sau tehnica de alimentare cu glucoză eliberează etapa de transglicozidare și recuperarea butanolului. De asemenea, poate fi efectuat în mod continuu și necesită cheltuieli de capital ușor mai mici.

În viitor, furnizarea și prețul materiilor prime fosile și regenerabile, precum și progresul tehnologic în continuare în producția de alchil polizaharide, vor avea un impact decisiv asupra capacității pieței și a capacității de producție de dezvoltare și aplicare. Polizaharida de bază are deja propriile soluții tehnice care pot oferi avantaje competitive importante pe piața de tratare a suprafețelor companiilor care dezvoltă sau au adoptat astfel de procedee. Acest lucru este valabil mai ales când prețurile sunt mari și mici. Costul de fabricație al agentului de producție a crescut la nivelul obișnuit, chiar dacă prețul materiilor prime locale scade ușor, acesta poate fixa înlocuitori pentru agenți tensioactivi și poate încuraja instalarea de noi fabrici de producție de alchil polizaharide.