Proċessi ta' transglikosidazzjoni li jużaw D-glukożju bħala materja prima.

Il-glikosidazzjoni ta' Fischer hija l-uniku metodu ta' sinteżi kimika li ppermetta l-iżvilupp tas-soluzzjonijiet ekonomiċi u teknikament perfetti tal-lum għall-produzzjoni fuq skala kbira ta' alkil poliglukosidi. Impjanti ta' produzzjoni b'kapaċitajiet ta' aktar minn 20,000 t/sena diġà ġew realizzati u jkabbru l-firxa ta' prodotti tal-industrija tas-surfactants b'aġenti attivi fil-wiċċ ibbażati fuq materja prima rinnovabbli. Id-D-Glukożju u l-alkoħol xaħmi lineari C8-C16 urew li huma l-materja prima preferuta. Dawn il-prodotti jistgħu jiġu konvertiti f'alkil poliglikosidi attivi fil-wiċċ permezz ta' glikosilazzjoni ta' Fischer diretta jew permezz ta' transglikosidi f'żewġ stadji ta' butil poliglikosid fil-preżenza ta' katalist tal-aċidu, bl-ilma bħala prodott sekondarju. L-ilma jrid jiġi distillat mit-taħlita ta' reazzjoni biex l-ekwilibriju tar-reazzjoni jiċċaqlaq lejn il-prodott mixtieq. Fil-proċess ta' glikosilazzjoni, l-inomoġeneitajiet fit-taħlita ta' reazzjoni għandhom jiġu evitati għaliex jistgħu jwasslu għal formazzjoni eċċessiva tal-hekk imsejjaħ polidestrożju, li huwa ferm mhux mixtieq. Għalhekk, ħafna strateġiji tekniċi jiffokaw fuq l-edotti omoġenji n-glukożju u alkoħol, li huma diffiċli biex jitħalltu minħabba l-polaritajiet differenti tagħhom. Matul ir-reazzjoni, jiġu ffurmati bonds glikosidiċi kemm bejn l-alkoħol xaħmi u n-glukożju kif ukoll bejn l-unitajiet n-glukożju nfushom. Konsegwentement, il-poliglukosidi alkiliċi jiffurmaw bħala taħlitiet ta' frazzjonijiet b'numri differenti ta' unitajiet tal-glukożju fir-residwu tal-alkil b'katina twila. Kull waħda minn dawn il-frazzjonijiet, imbagħad, hija magħmula minn diversi kostitwenti iżomeriċi, peress li l-unitajiet n-glukożju jassumu forom anomeriċi differenti u forom ta' ċrieki f'ekwilibriju kimiku waqt il-glikosidazzjoni ta' Fischer u r-rabtiet glikosidiċi bejn l-unitajiet D-glukożju jseħħu f'diversi pożizzjonijiet possibbli ta' twaħħil. Il-proporzjon tal-anomeri tal-unitajiet D-glukożju huwa bejn wieħed u ieħor α/β= 2: 1 u jidher diffiċli biex jiġi influwenzat taħt il-kundizzjonijiet deskritti tas-sintesi ta' Fischer. Taħt kundizzjonijiet ikkontrollati termodinamikament, l-unitajiet n-glukożju li jinsabu fit-taħlita tal-prodott jeżistu predominantement fil-forma ta' piranosidi. L-għadd medju ta' unitajiet ta' glukożju normali għal kull residwu alkiliku, l-hekk imsejjaħ grad ta' polimerizzazzjoni, huwa bażikament funzjoni tal-proporzjon molari tal-prodotti matul il-proċess tal-manifattura. Minħabba l-proprjetajiet surfactant notevoli tagħhom, il-poliglikosidi alkiliċi bi grad ta' polimerizzazzjoni bejn 1 u 3 huma partikolarment preferuti, u għal dan il-metodu jridu jintużaw madwar 3-10 moli ta' alkoħol xaħmi għal kull mol ta' glukożju normali f'dan il-metodu.

Il-grad ta' polimerizzazzjoni jonqos hekk kif jiżdied l-eċċess ta' alkoħol xaħmi. L-alkoħol xaħmi żejjed jiġi separat u rkuprat permezz ta' proċessi ta' distillazzjoni bil-vakwu b'diversi stadji b'evaporaturi li jaqgħu fil-film, li jagħmluha possibbli li l-istress termali jinżamm minimu. It-temperatura tal-evaporazzjoni għandha tkun għolja biżżejjed u l-ħin ta' kuntatt fiż-żona sħuna twil biżżejjed biex jiżgura distillazzjoni adegwata tal-eċċess ta' alkoħol xaħmi u l-fluss tat-tidwib tal-alkil poliglukosid, mingħajr ma jseħħu reazzjonijiet ta' dekompożizzjoni konsiderevoli. Serje ta' stadji ta' evaporazzjoni jistgħu jintużaw b'mod favorevoli biex jiġu separati l-ewwel frazzjonijiet b'punt ta' togħlija baxx, imbagħad il-kwantità ewlenija ta' alkoħol xaħmi, u fl-aħħar l-alkoħol xaħmi li jifdal sakemm it-tidwib tal-alkil poliglukosid jinkiseb bħala residwi li jinħallu fl-ilma.

Anke meta s-sinteżi u l-evaporazzjoni tal-alkoħol xaħmi jsiru taħt l-aktar kundizzjonijiet ġentili, iseħħ tibdil fil-kulur kannella mhux mixtieq, li jirrikjedi proċessi ta' bliċjar biex jiġu rfinati l-prodotti. Metodu wieħed ta' bliċjar li wera li huwa adattat huwa ż-żieda ta' ossidanti bħall-perossidu tal-idroġenu ma' preparazzjonijiet akweji ta' alkil poliglukosidi f'mezz alkalin fil-preżenza ta' joni tal-manjeżju.

L-investigazzjonijiet u l-varjanti multipli użati matul is-sintesi, it-tħejjija, u r-raffinar juru li anke llum għad m'hemm l-ebda soluzzjonijiet "turnkey" ġeneralment applikabbli biex jinkisbu gradi speċifiċi ta' prodotti. Għall-kuntrarju, il-passi kollha tal-proċess jeħtieġ li jiġu elaborati, aġġustati b'mod reċiproku, u ottimizzati. Dan il-kapitlu pprovda suġġerimenti u ddeskriva xi modi prattiċi biex jitfasslu soluzzjonijiet tekniċi, kif ukoll iddikjara kundizzjonijiet kimiċi u fiżiċi standard għat-twettiq ta' reazzjonijiet, separazzjoni, u proċessi ta' raffinar.

It-tliet proċessi ewlenin kollha – transglikosidazzjoni omoġenja, proċess ta’ demel likwidu, u teknika tal-għalf tal-glukożju – jistgħu jintużaw taħt kundizzjonijiet industrijali. Matul it-transglikosidazzjoni, il-konċentrazzjoni tal-butil poliglukożid intermedju, li jaġixxi bħala solubilizzatur għall-prodotti D-glukożju u butanol, trid tinżamm 'il fuq minn madwar 15% fit-taħlita tar-reazzjoni sabiex jiġu evitati inomoġenjetajiet. Għall-istess skop, il-konċentrazzjoni tal-ilma fit-taħlita tar-reazzjoni użata għas-sintesi diretta ta’ Fischer tal-poliglukożidi tal-alkil trid tinżamm inqas minn madwar 1%. F'kontenut ogħla ta' ilma hemm ir-riskju li d-D-glukożju kristallin sospiż jinbidel f'massa twaħħal, li sussegwentement tirriżulta fi pproċessar ħażin u polimerizzazzjoni eċċessiva. Taħwid u omoġenizzazzjoni effettivi jippromwovu d-distribuzzjoni fina u r-reattività tad-D-glukożju kristallin fit-taħlita tar-reazzjoni.

Kemm fatturi tekniċi kif ukoll ekonomiċi għandhom jiġu kkunsidrati meta jintgħażel il-metodu ta' sinteżi u l-varjanti aktar sofistikati tiegħu. Proċessi omoġenji ta' transglikosidazzjoni bbażati fuq ġuleppi tad-D-glukożju jidhru partikolarment favorevoli għall-produzzjoni kontinwa fuq skala kbira. Dawn jippermettu tfaddil permanenti fuq il-kristallizzazzjoni tal-materja prima D-glukożju fil-katina tal-valur miżjud, li jikkumpensa bil-kbir għall-investimenti ogħla ta' darba fil-pass tat-transglikosidazzjoni u l-irkupru tal-butanol. L-użu ta' n-butanol ma jippreżenta l-ebda żvantaġġ ieħor, peress li jista' jiġi riċiklat kważi kompletament sabiex il-konċentrazzjonijiet residwi fil-prodotti finali rkuprati jkunu biss ftit partijiet kull miljun, li jistgħu jitqiesu bħala mhux kritiċi. Il-glikosidazzjoni diretta ta' Fischer skont il-proċess tat-taħlita jew it-teknika tal-għalf tal-glukożju teħles mill-pass tat-transglikosidazzjoni u l-irkupru tal-butanol. Tista' titwettaq ukoll kontinwament u teħtieġ nefqa kapitali kemxejn aktar baxxa.

Id-disponibbiltà u l-prezzijiet futuri tal-materja prima fossili u rinnovabbli, kif ukoll aktar avvanzi tekniċi fil-produzzjoni u l-applikazzjoni tal-alkil poliglukosidi, jistgħu jkunu mistennija li jkollhom influwenza deċiżiva fuq l-iżvilupp tal-volum tas-suq u l-kapaċitajiet ta' produzzjoni ta' dawn tal-aħħar. Is-soluzzjonijiet tekniċi vijabbli li diġà jeżistu għall-produzzjoni u l-użu tal-alkil poliglukosidi jistgħu jagħtu vantaġġ kompetittiv vitali fis-suq tas-surfactants lill-kumpaniji li żviluppaw jew diġà jużaw proċessi bħal dawn. Dan huwa partikolarment minnu fil-każ ta' prezzijiet għoljin taż-żejt mhux raffinat u prezzijiet baxxi taċ-ċereali. Peress li l-ispejjeż fissi tal-manifattura huma ċertament fuq livell tas-soltu għas-surfactants industrijali bl-ingrossa, anke tnaqqis żgħir fil-prezz tal-materja prima nattiva jista' jħeġġeġ is-sostituzzjoni tal-prodotti tas-surfactants u jista' jinkoraġġixxi b'mod ċar l-installazzjoni ta' impjanti ta' produzzjoni ġodda għall-alkil poliglukosidi.