Procedee de transglicozidare utilizând D-glucoza ca materie primă.

Glicozidarea Fischer este singura metodă de sinteză chimică care a permis dezvoltarea soluțiilor economice și perfecționate din punct de vedere tehnic actuale pentru producția la scară largă de alchil poliglucozide. Instalații de producție cu capacități de peste 20.000 t/an au fost deja realizate și extind gama de produse din industria 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 educți pot fi convertiți în alchil poliglicozide tensioactive prin glicozilare Fischer directă sau prin transglicozide în două etape ale butil poliglicozidei în prezența unui catalizator acid, cu apă ca produs secundar. Apa trebuie distilată din amestecul de reacție pentru a deplasa echilibrul reacției către produsul dorit. În procesul de glicozilare, trebuie evitate neomogenitățile din amestecul de reacție, deoarece acestea pot duce la formarea excesivă a așa-numitei polidextroze, ceea ce este extrem de nedorit. Prin urmare, multe strategii tehnice se concentrează pe educții omogeni n-glucoză și alcool, care sunt dificil de miscibil din cauza polarităților lor diferite. În timpul reacției, se formează legături glicozidice atât între alcoolul gras și n-glucoză, cât și între unitățile de n-glucoză în sine. În consecință, poliglucozidele alchilice se formează ca amestecuri de fracțiuni cu un număr diferit de unități de glucoză la reziduul alchil cu lanț lung. Fiecare dintre aceste fracțiuni, la rândul său, este alcătuită din mai mulți constituenți izomerici, deoarece unitățile de n-glucoză adoptă 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 dificil de influențat în condițiile descrise ale sintezei Fischer. În condiții controlate termodinamic, unitățile de n-glucoză conținute în amestecul de produs există predominant sub formă de piranozide. Numărul mediu de unități normale de glucoză per reziduu alchilic, așa-numitul grad de polimerizare, este practic o funcție a raportului molar al eductelor în timpul procesului de fabricație. Datorită proprietăților lor remarcabile de surfactant, alchil poliglicozidele cu un grad de polimerizare între 1 și 3 sunt deosebit de preferate, motiv pentru care în această metodă trebuie utilizați aproximativ 3-10 moli de alcooli grași per mol de glucoză normală.

Gradul de polimerizare scade la creșterea excesului de alcool gras. Alcoolul gras în exces este separat și recuperat prin intermediul unor procese de distilare în vid în mai multe etape, cu evaporatoare cu film descendent, care permit menținerea stresului termic la un nivel minim. Temperatura de evaporare trebuie să fie suficient de ridicată, iar timpul de contact în zona fierbinte suficient de lung pentru a asigura o distilare adecvată a excesului de alcool gras și curgerea topiturii de alchil poliglucozide, fără apariția unor reacții de descompunere considerabile. O serie de etape de evaporare pot fi utilizate în mod favorabil pentru a separa mai întâi fracțiile cu punct de fierbere scăzut, apoi cantitatea principală de alcool gras și, în final, alcoolul gras rămas, până când topiturile de alchil poliglucozide sunt obținute ca reziduuri solubile în apă.

Chiar și atunci când sinteza și evaporarea alcoolului gras se efectuează în cele mai blânde condiții, apare o decolorare maronie nedorită, care necesită procese de albire pentru rafinarea produselor. O metodă de albire care s-a dovedit a fi potrivită este adăugarea de oxidanți, cum ar fi peroxidul de hidrogen, la preparate apoase de alchil poliglucozide în mediu alcalin în prezența ionilor de magneziu.

Diversele investigații și variante utilizate în timpul sintezei, prelucrării și rafinării arată că nici măcar astăzi nu există soluții „la cheie” general aplicabile pentru obținerea unor clase specifice de produse. Dimpotrivă, toate etapele procesului trebuie elaborate, ajustate reciproc și optimizate. Acest capitol a oferit sugestii și a descris câteva modalități practice de a concepe soluții tehnice, precum și condiții chimice și fizice standard pentru efectuarea reacțiilor, a proceselor de separare și rafinare.

Toate cele trei procese principale - transglicozidarea omogenă, procesul în suspensie și tehnica de alimentare cu glucoză - pot fi utilizate în condiții industriale. În timpul transglicozidării, concentrația intermediarului butil poliglucozid, care acționează ca solubilizant pentru eductele D-glucoză și butanol, trebuie menținută peste aproximativ 15% în amestecul de reacție pentru a evita neomogenitățile. În același scop, concentrația de apă din amestecul de reacție utilizat pentru sinteza Fischer directă a alchil poliglucozidelor trebuie menținută la mai puțin de aproximativ 1%. La conținuturi de apă mai mari, există riscul de a transforma D-glucoza cristalină suspendată într-o masă lipicioasă, ceea ce ar duce ulterior la o procesare defectuoasă și o polimerizare excesivă. Agitarea și omogenizarea eficiente promovează distribuția fină și reactivitatea D-glucozei cristaline în amestecul de reacție.

Atât factorii tehnici, cât și cei economici trebuie luați în considerare la selectarea metodei de sinteză și a variantelor sale mai sofisticate. Procesele omogene de transglicozidare bazate pe siropuri de D-glucoză par deosebit de favorabile pentru producția continuă la scară largă. Acestea permit economii permanente la cristalizarea materiei prime D-glucoză în lanțul valoric adăugat, ceea ce compensează cu prisosință investițiile unice 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 finite recuperate sunt de doar câteva părți per milion, ceea ce poate fi considerat necritic. Glicozidarea Fischer directă conform procesului de suspensie sau tehnicii de alimentare cu glucoză elimină etapa de transglicozidare și recuperarea butanolului. De asemenea, poate fi efectuată continuu și necesită cheltuieli de capital ușor mai mici.

Disponibilitatea și prețurile viitoare ale materiilor prime fosile și regenerabile, precum și progresele tehnice suplimentare în producția și aplicarea alchilpoliglucozidelor, se pot aștepta să aibă o influență decisivă asupra dezvoltării volumului pieței și a capacităților de producție ale acestora din urmă. Soluțiile tehnice viabile care există deja pentru producția și utilizarea alchilpoliglucozidelor pot oferi un avantaj competitiv vital pe piața surfactanților companiilor care au dezvoltat sau utilizează deja astfel de procese. Acest lucru este valabil mai ales în cazul unor prețuri ridicate la țiței și al unor prețuri scăzute la cereale. Întrucât costurile fixe de fabricație sunt cu siguranță la un nivel obișnuit pentru surfactanții industriali vrac, chiar și reduceri ușoare ale prețului materiilor prime native pot îndemna la înlocuirea surfactanților de bază și pot încuraja în mod clar instalarea de noi instalații de producție pentru alchilpoliglucozide.