Transglykosidaasjeprosessen mei D-glukose as grûnstof.

Fischer-glykosidaasje is de ienige metoade fan gemyske synteze dy't de ûntwikkeling fan hjoeddeiske ekonomyske en technysk perfeksjonearre oplossingen foar grutskalige produksje fan alkylpolyglukosiden mooglik makke hat. Produksjeplanten mei kapasiteiten fan mear as 20.000 t/jier binne al realisearre en fergrutsje it produktassortiment fan 'e surfactantyndustry mei oerflakte-aktive aginten basearre op duorsume grûnstoffen. D-glukoaze en lineêre C8-C16 fatty alkoholen hawwe bliken dien de foarkommende grûnstoffen te wêzen. Dizze edukten kinne wurde omset yn oerflakte-aktive alkylpolyglukosiden troch direkte Fischer-glykosylaasje of troch twa-stap transglykosiden fan butylpolyglukoside yn 'e oanwêzigens fan in soere katalysator, mei wetter as byprodukt. Wetter moat destillearre wurde út it reaksjemingsel om it reaksjelykwicht te ferskowen nei it winske produkt. Yn it glykosylaasjeproses moatte inhomogeniteiten yn it reaksjemingsel foarkommen wurde, om't se kinne liede ta oermjittige foarming fan saneamde polydextrose, wat tige ûnwinsklik is. Dêrom rjochtsje in protte technyske strategyen har op 'e homogene edukten n-glukose en alkohol, dy't lestich te mingen binne fanwegen har ferskillende polariteiten. Tidens de reaksje wurde glykosidyske biningen foarme sawol tusken fet alkohol en n-glukose as tusken de n-glukose-ienheden sels. Alkylpolyglukosiden foarmje dêrtroch as mingsels fan fraksjes mei ferskillende oantallen glukose-ienheden oan it lange-keten alkylresidu. Elk fan dizze fraksjes bestiet op syn beurt út ferskate isomere komponinten, om't de n-glukose-ienheden ferskillende anomere foarmen en ringfoarmen oannimme yn gemysk lykwicht tidens Fischer-glykosidaasje en de glykosidyske ferbiningen tusken D-glukose-ienheden foarkomme yn ferskate mooglike bindingsposysjes. De anomeerferhâlding fan 'e D-glukose-ienheden is sawat α/β = 2: 1 en liket lestich te beynfloedzjen ûnder de beskreaune omstannichheden fan Fischer-synteze. Under termodynamysk kontroleare omstannichheden besteane de n-glukose-ienheden dy't yn it produktmingsel befette binne, foaral yn 'e foarm fan pyranosiden. It gemiddelde oantal normale glukose-ienheden per alkylresidu, de saneamde polymerisaasjegraad, is yn prinsipe in funksje fan 'e molferhâlding fan edukten tidens it produksjeproses. Fanwegen har opmerklike surfactant-eigenskippen hawwe alkylpolyglycosiden mei in polymerisaasjegraad tusken 1 en 3 benammen de foarkar, dêrom moatte sawat 3-10 mol fetalkoholen per mol normale glukose yn dizze metoade brûkt wurde.

De polymerisaasjegraad nimt ôf by in tanimmende oerskot oan fet alkohol. De oerskot oan fet alkohol wurdt skieden en weromwûn troch middel fan mearstap fakuümdestillaasjeprosessen mei fallende-film ferdampers, dy't it mooglik meitsje om de termyske stress minimaal te hâlden. De ferdampingstemperatuer moat krekt heech genôch wêze en de kontakttiid yn 'e waarme sône krekt lang genôch om foldwaande destillaasje fan 'e oerskot oan fet alkohol en stream fan 'e alkyl polyglucoside smelt te garandearjen, sûnder dat der wichtige ûntbiningsreaksjes foarkomme. In searje ferdampingstappen kin mei foardiel brûkt wurde om earst leechsiedende fraksjes te skieden, dan de haadhoeveelheid fet alkohol, en úteinlik de oerbleaune fet alkohol oant de alkyl polyglucoside smelten as wetteroplosbere residuen krigen wurde.

Sels as de synteze en ferdamping fan 'e fettige alkohol ûnder de meast sêfte omstannichheden útfierd wurde, komt der ûnwinske brune ferkleuring foar, wêrtroch't bleekprosessen nedich binne om de produkten te ferfine. Ien bleekmetoade dy't geskikt bliken dien hat, is it tafoegjen fan oksidanten lykas wetterstofperokside oan wetterige tariedingen fan alkylpolyglucosiden yn in alkaline medium yn 'e oanwêzigens fan magnesiumionen.

De ferskate ûndersiken en farianten dy't brûkt binne tidens synteze, opwurking en raffinaazje litte sjen dat sels hjoed de dei noch gjin algemien jildende "turnkey" oplossingen binne foar it krijen fan spesifike produktkwaliteiten. Krektoarsom, alle prosesstappen moatte útwurke, ûnderling oanpast en optimalisearre wurde. Dit haadstik hat suggestjes jûn en guon praktyske manieren beskreaun om technyske oplossingen te betinken, lykas standert gemyske en fysike omstannichheden oanjûn foar it útfieren fan reaksjes, skieding en raffinaazjeprosessen.

Alle trije haadprosessen - homogene transglykosidaasje, slurryproses en glukose-feedtechnyk - kinne ûnder yndustriële omstannichheden brûkt wurde. Tidens transglykosidaasje moat de konsintraasje fan it tuskenprodukt butylpolyglukoside, dat fungearret as in oplosberder foar de edukten D-glukoaze en butanol, boppe de 15% yn it reaksjemingsel hâlden wurde om inhomogeniteiten te foarkommen. Foar itselde doel moat de wetterkonsintraasje yn it reaksjemingsel dat brûkt wurdt foar direkte Fischer-synteze fan alkylpolyglukosiden op minder as sawat 1% hâlden wurde. By hegere wetterynhâlden bestiet it risiko dat de suspendearre kristallijne D-glukoaze yn in kleverige massa feroaret, wat dêrnei soe resultearje yn minne ferwurking en oermjittige polymerisaasje. Effektyf roeren en homogenisaasje befoarderje de fynferdieling en reaktiviteit fan 'e kristallijne D-glukoaze yn it reaksjemingsel.

Sawol technyske as ekonomyske faktoaren moatte wurde beskôge by it selektearjen fan 'e syntezemetoade en har mear ferfine farianten. Homogene transglykosidaasjeprosessen basearre op D-glukosesiropen lykje benammen geunstich foar trochgeande produksje op grutte skaal. Se meitsje permaninte besparrings mooglik op kristallisaasje fan 'e grûnstof D-glukose yn 'e wearde-tafoege keten, wat mear as kompensearret foar de hegere ienmalige ynvestearrings yn 'e transglykosidaasjestap en it weromwinnen fan butanol. It gebrûk fan n-butanol presintearret gjin oare neidielen, om't it hast folslein recycled wurde kin, sadat de oerbleaune konsintraasjes yn 'e weromwûne einprodukten mar in pear dielen per miljoen binne, wat as net-kritysk beskôge wurde kin. Direkte Fischer-glykosidaasje neffens it slurryproses of glukose-feedtechnyk makket de transglykosidaasjestap en it weromwinnen fan butanol oer. It kin ek kontinu útfierd wurde en freget wat legere kapitaalútjeften.

De takomstige beskikberens en prizen fan fossile en duorsume grûnstoffen, lykas fierdere technyske foarútgong yn 'e produksje en tapassing fan alkylpolyglucosiden, sille nei alle gedachten in beslissende ynfloed hawwe op 'e ûntwikkeling fan it merkvolume en de produksjekapasiteit fan dy lêste. De libbensfetbere technyske oplossingen dy't al besteane foar de produksje en it gebrûk fan alkylpolyglucosiden kinne in wichtich konkurrinsjefoardiel jaan yn 'e merk foar surfactants oan bedriuwen dy't sokke prosessen ûntwikkele hawwe of al brûke. Dit jildt benammen yn gefal fan hege rau oaljeprizen en lege nôtprizen. Om't de fêste produksjekosten wis op in gewoan nivo binne foar bulk yndustriële surfactants, kinne sels lytse ferlegings yn 'e priis fan native grûnstoffen de ferfanging fan surfactants oanmoedigje en de ynstallaasje fan nije produksjeplanten foar alkylpolyglucosiden dúdlik oanmoedigje.