Fisher sentezine dayalı bir alkil glikozit üretim tesisinin tasarım gereksinimleri, büyük ölçüde kullanılan karbonhidrat türüne ve kullanılan alkolün zincir uzunluğuna bağlıdır. Oktanol/dekanol ve dodekanol/tetradekanol bazlı suda çözünür alkil glikozitlerin üretimi ilk olarak ortaya atılmıştır. Belirli bir DP için, kullanılan alkol nedeniyle suda çözünmeyen alkil poliglikozitler (alkil zincirindeki C atomu sayısı ≥16) ayrı olarak ele alınmaktadır.
Asit katalizli alkil poliglikozit sentezi koşullarında, poliglikoz eter ve renkli safsızlıklar gibi ikincil ürünler oluşur. Poliglikoz, sentez işlemi sırasında glikozil polimerizasyonu ile oluşan amorf bir maddedir. İkincil reaksiyonun türü ve konsantrasyonu, sıcaklık, basınç, reaksiyon süresi, katalizör vb. gibi işlem parametrelerine bağlıdır. Son yıllarda endüstriyel alkil poliglikozit üretiminin gelişmesiyle çözülen sorunlardan biri, sentezle ilgili ikincil ürünlerin oluşumunu en aza indirmektir.
Genel olarak, kısa zincirli alkol bazlı (C8/10-OH) ve düşük DP (yüksek alkol doz aşımı) alkil glikozitler en az üretim sorununa sahiptir. Reaksiyon aşamasında, alkol fazlalığı arttıkça ikincil ürün üretimi azalır. Bu durum, termal stresi azaltır ve piroliz ürünlerinin oluşumu sırasında fazla alkolü uzaklaştırır.
Fisher glikozidasyonu, glikozun ilk adımda nispeten hızlı bir şekilde reaksiyona girdiği ve oligomer dengesine ulaşıldığı bir süreç olarak tanımlanabilir. Bu adımı alkil glikozitlerin yavaş bir bozunması izler. Bozunma süreci, artan konsantrasyonlarda geri dönüşümsüz olarak termodinamik olarak daha kararlı bir poliglikoz oluşturan dealkilasyon ve polimerizasyon gibi adımları içerir. Optimal reaksiyon süresini aşan reaksiyon karışımına aşırı reaksiyon denir. Reaksiyon erken sonlandırılırsa, ortaya çıkan reaksiyon karışımı büyük miktarda artık glikoz içerir.
Reaksiyon karışımındaki alkil glikozitin aktif maddelerinin kaybı, poliglikoz oluşumuyla yakından ilişkilidir. Aşırı reaksiyon durumunda, reaksiyon karışımı poliglikozun çökelmesiyle kademeli olarak tekrar polifaz hale gelir. Bu nedenle, ürün kalitesi ve ürün verimi, reaksiyonun sonlanma süresinden ciddi şekilde etkilenir. Katı glikozdan başlayarak, ikincil ürünlerdeki alkil glikozitlerin içeriği daha düşüktür ve bu da diğer polar bileşenlerin (poliglikoz) ve kalan karbonhidratların, hiçbir zaman tam olarak reaksiyona girmemiş reaktif karışımdan filtrelenmesine olanak tanır.
Optimize edilmiş proseste eterifikasyon ürünü konsantrasyonu nispeten düşüktür (reaksiyon sıcaklığına, zamana, katalizör tipine ve konsantrasyonuna vb. bağlı olarak).
Şekil 4, dekstroz ve yağ alkolünün (C12/14-OH) doğrudan reaksiyonunun tipik seyrini göstermektedir.

Fischer glikasyon reaksiyonunda reaksiyon parametrelerinden sıcaklık ve basınç birbirleriyle yakından ilişkilidir. Düşük sekonder ürünlü alkil poliglikozitleri üretebilmek için basınç ve sıcaklığın birbirine göre ayarlanması ve sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.
Alkil poliglikozitler, asetalizasyondaki düşük reaksiyon sıcaklıklarından (<100℃) kaynaklanan ikincil ürünler bakımından düşüktür. Ancak düşük sıcaklıklar, nispeten uzun reaksiyon sürelerine (alkolün zincir uzunluğuna bağlı olarak) ve düşük özgül reaktör verimliliğine neden olur. Nispeten yüksek reaksiyon sıcaklıkları (>100℃, tipik olarak 110-120℃), karbonhidratların renginde değişikliklere yol açabilir. Düşük kaynama noktalı reaksiyon ürünlerinin (doğrudan sentezde su, transasetalizasyon işleminde kısa zincirli alkoller) reaksiyon karışımından uzaklaştırılmasıyla, asetalizasyon dengesi ürün tarafına kaydırılır. Örneğin yüksek reaksiyon sıcaklıkları nedeniyle birim zamanda nispeten büyük miktarda su üretiliyorsa, bu suyun reaksiyon karışımından etkili bir şekilde uzaklaştırılması için önlemler alınmalıdır. Bu, su varlığında gerçekleşen ikincil reaksiyonları (özellikle polidekstroz oluşumu) en aza indirir. Bir reaksiyon aşamasının buharlaşma verimliliği yalnızca basınca değil, aynı zamanda buharlaşma alanına vb. de bağlıdır. Transasetalizasyon ve doğrudan sentez varyantlarında tipik reaksiyon basınçları 20 ila 100 mbar arasındadır.
Bir diğer önemli optimizasyon faktörü, glikozidasyon sürecinde seçici katalizörlerin geliştirilmesi ve böylece örneğin poliglikoz oluşumu ve eterifikasyonun engellenmesidir. Daha önce belirtildiği gibi, Fischer sentezinde asetal veya ters asetal asitler tarafından katalize edilir. Prensip olarak, sülfürik asit, p-toluen ve alkil benzensülfonik asit ve sülfonik süksinik asit gibi yeterli güçte herhangi bir asit bu amaç için uygundur. Reaksiyon hızı, asiditeye ve alkoldeki asidin konsantrasyonuna bağlıdır. Asitler tarafından katalize edilebilen ikincil reaksiyonlar (örneğin, poliglikoz oluşumu) öncelikle reaksiyon karışımının polar fazında (eser su) meydana gelir ve hidrofobik asitlerin (örneğin, alkil benzensülfonik asit) kullanımıyla indirgenebilen alkil zincirleri öncelikle reaksiyon karışımının daha az polar fazında çözülür.
Reaksiyondan sonra asit katalizör, sodyum hidroksit ve magnezyum oksit gibi uygun bir bazla nötrleştirilir. Nötralize edilmiş reaksiyon karışımı, %50 ila %80 yağ alkolü içeren soluk sarı bir çözeltidir. Yüksek yağ alkolü içeriği, karbonhidratların yağ alkollerine molar oranından kaynaklanır. Bu oran, endüstriyel alkil poliglikozitler için belirli bir DP elde etmek üzere ayarlanır ve genellikle 1:2 ile 1:6 arasındadır.
Fazla yağ alkolü vakum damıtma yoluyla uzaklaştırılır. Önemli sınır koşulları şunlardır:
– Üründeki kalıntı yağ alkolü içeriği<1% çünkü diğerleri
akıllı çözünürlük ve koku olumsuz etkilenir.
- İstenmeyen piroliz ürünlerinin veya renk değiştiren bileşenlerin oluşumunu en aza indirmek için, hedef ürünün termal stresi ve kalış süresi, alkolün zincir uzunluğuna bağlı olarak mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır.
- Distilat reaksiyonda saf yağ alkolü olarak geri dönüştürüldüğünden distilat içerisine monoglikozit girmemelidir.
Dodekanol/tetradekanol söz konusu olduğunda, bu gereklilikler, çok aşamalı damıtma yoluyla büyük ölçüde tatmin edici olan fazla yağ alkollerinin giderilmesi için kullanılır. Yağ alkolü içeriği azaldıkça viskozitenin önemli ölçüde arttığına dikkat etmek önemlidir. Bu durum, son damıtma aşamasında ısı ve kütle transferini açıkça olumsuz etkiler.
Bu nedenle, ince veya kısa menzilli buharlaştırıcılar tercih edilir. Bu buharlaştırıcılarda, mekanik olarak hareket eden film, daha yüksek buharlaştırma verimliliği, daha kısa ürün kalma süresi ve iyi bir vakum sağlar. Damıtma işleminden sonra elde edilen son ürün, 70℃ ila 150℃ erime noktasına sahip katı halde biriken neredeyse saf bir alkil poliglikozittir. Alkil sentezinin ana işlem adımları Şekil 5'te özetlenmiştir.

Kullanılan üretim sürecine bağlı olarak, alkil poliglikozit üretiminde bir veya iki alkol döngüsü akışı birikir; fazla yağ alkolleri, kısa zincirli alkoller ise neredeyse tamamen geri kazanılabilir. Bu alkoller sonraki reaksiyonlarda tekrar kullanılabilir. Arıtma ihtiyacı veya arıtma adımlarının gerçekleştirilme sıklığı, alkolde biriken safsızlıklara bağlıdır. Bu, büyük ölçüde önceki işlem adımlarının kalitesine (örneğin reaksiyon, alkol giderimi) bağlıdır.
Yağ alkolünün uzaklaştırılmasından sonra, alkil poliglikozit aktif maddesi doğrudan suda çözülür ve böylece %50 ila %70 oranında oldukça viskoz bir alkil poliglikozit macunu oluşur. Sonraki rafinasyon adımlarında, bu macun performansla ilgili gerekliliklere uygun olarak tatmin edici kalitede bir ürün haline getirilir. Bu rafinasyon adımları, ürünün ağartılmasını, pH değeri ve aktif madde içeriği gibi ürün özelliklerinin ayarlanmasını ve mikrobiyal stabilizasyonu içerebilir. Patent literatüründe, indirgeyici ve oksidatif ağartma ve iki aşamalı oksidatif ağartma ve indirgeyici stabilizasyon işlemlerine dair birçok örnek bulunmaktadır. Renk gibi belirli kalite özelliklerini elde etmek için bu işlem adımlarında harcanan emek ve dolayısıyla maliyet, performans gerekliliklerine, başlangıç malzemelerine, gereken DP'ye (Doğum Hacmi) ve işlem adımlarının kalitesine bağlıdır.
Şekil 6, uzun zincirli alkil poliglikozitlerin (C12/14 APG) doğrudan sentez yoluyla endüstriyel üretim sürecini göstermektedir.