ALKİL GLUKOZİT ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Fischer glikosidasyonu, alkil poliglikozitlerin büyük ölçekli üretimi için günümüzün ekonomik ve teknik açıdan mükemmel çözümlerinin geliştirilmesini sağlayan tek kimyasal sentez yöntemidir. 20.000 ton/yılı aşan kapasiteye sahip üretim tesisleri halihazırda hayata geçirilmiş olup, yenilenebilir hammaddelere dayalı yüzey aktif maddelerle yüzey aktif madde endüstrisinin ürün yelpazesini genişletmektedir. D-Glikoz ve lineer C8-C16 yağ alkollerinin tercih edilen hammaddeler olduğu kanıtlanmıştır. Bu edüktler, yan ürün olarak su ile asit katalizörlerin varlığında, doğrudan Fischer glikozidasyonu veya bütil poliglikozid yoluyla iki aşamalı transglikozidasyon yoluyla yüzey aktif alkil poliglikozidlere dönüştürülebilir. Reaksiyon dengesini istenen ürünlere doğru kaydırmak için suyun reaksiyon karışımından damıtılması gerekir. Glikozidasyon prosesi sırasında reaksiyon karışımındaki homojensizliklerden kaçınılmalıdır çünkü bunlar son derece istenmeyen poliglikozidlerin aşırı oluşumuna yol açar. Bu nedenle birçok teknik yöntem, polaritelerindeki farklılıktan dolayı çok az karışabilen n-glikoz ve alkolleri homojenleştirmeye odaklanır. Reaksiyon sırasında, hem yağ alkolü ile n-glikoz arasında hem de n-glikoz birimlerinin kendi aralarında glikosidik bağlar oluşur. Alkil poliglikozidler sonuç olarak uzun zincirli alkil kalıntısında farklı sayıda glikoz birimine sahip fraksiyonların karışımları olarak oluşur. Bu fraksiyonların her biri, çeşitli izomerik bileşenlerden oluşur; çünkü n-glikoz birimleri, Fischer glikosidasyonu sırasında kimyasal dengede farklı anomerik formlar ve halka formları alır ve D-glikoz birimleri arasındaki glikosidik bağlantılar, çeşitli olası bağlanma pozisyonlarında meydana gelir. . D-glikoz birimlerinin anomer oranı yaklaşık olarak a/β=2:1'dir ve Fischer sentezinin açıklanan koşulları altında etkilenmesi zor görünmektedir. Termodinamik olarak kontrol edilen koşullar altında, ürün karışımında bulunan n-glikoz birimleri ağırlıklı olarak piranositler formunda bulunur. Polimerizasyon derecesi olarak adlandırılan alkil kalıntısı başına n-glikoz birimlerinin ortalama sayısı, esasen üretim sırasındaki edüktlerin molar oranının bir fonksiyonudur. Belirgin sürfaktan özellikleri nedeniyle, polimerizasyon dereceleri 1 ile 3 arasında olan alkil poliglükositler özel tercih edilir; bunun için işlemde her bir mol n-glikoz için yaklaşık 3-10 mol yağlı alkol kullanılması gerekir.

Aşırı yağ alkolü arttıkça polimerizasyon derecesi azalır. Aşırı yağlı alkoller, düşen film buharlaştırıcıları ile çok adımlı bir vakumlu damıtma işlemiyle ayrılır ve geri kazanılır, böylece termal stres minimumda tutulabilir. Buharlaşma sıcaklığı yeterince yüksek olmalı ve sıcak bölgedeki temas süresi, aşırı yağlı alkolün yeterli miktarda damıtılmasını ve alkil poliglikosid eriyiğinin herhangi bir önemli ayrışma reaksiyonu olmadan akışını sağlayacak kadar uzun olmalıdır. Alkil poliglikozit suda çözünür bir kalıntı olarak eriyene kadar önce düşük kaynama noktalı fraksiyonu, ardından yağlı alkolün ana miktarını ve son olarak kalan yağlı alkolü ayırmak için bir dizi buharlaştırma aşaması avantajlı bir şekilde kullanılabilir.

Yağlı alkollerin sentezi ve buharlaştırılması için en ılımlı koşullar altında bile, istenmeyen kahverengi renk değişimi meydana gelecek ve ürünün rafine edilmesi için ağartma işlemlerine ihtiyaç duyulacaktır. Uygun olduğu kanıtlanmış bir ağartma yöntemi, magnezyum iyonlarının mevcudiyetinde alkalin bir ortamda alkil poliglikosidin sulu bir formülasyonuna hidrojen peroksit gibi bir oksitleyici maddenin eklenmesidir.

Sentez, işlem sonrası ve rafine etme sürecinde kullanılan çok sayıda çalışma ve varyant, bugün bile belirli bir ürün kalitesini elde etmek için hala yaygın olarak uygulanabilir "anahtar teslimi" bir çözümün bulunmadığını garanti etmektedir. Tam tersine, tüm süreç adımlarının formüle edilmesi gerekir. Dongfu, çözüm tasarımı ve teknik çözümler için bazı önerilerde bulunuyor ve reaksiyon, ayırma ve rafinasyon prosesinin kimyasal ve fiziksel koşullarını açıklıyor.

Üç ana prosesin tümü (homojen transglikozidasyon, bulamaç prosesi ve glikoz besleme tekniği) endüstriyel koşullar altında kullanılabilir. Transglikosidasyon sırasında, D-glikoz ve bütanol çıkarımları için bir çözündürücü görevi gören ara bütil poliglikozit konsantrasyonunun, homojensizlikleri önlemek amacıyla reaksiyon karışımında yaklaşık %15'in üzerinde tutulması gerekir. Aynı amaçla, alkil poliglikozitlerin doğrudan Fischer sentezi için kullanılan reaksiyon karışımındaki su konsantrasyonunun yaklaşık %1'den az tutulması gerekir. Daha yüksek su içeriklerinde, süspanse kristalin D-glikozun yapışkan bir kütleye dönüşme riski vardır, bu da daha sonra kötü işleme ve aşırı polimerizasyonla sonuçlanacaktır. Etkili karıştırma ve homojenleştirme, reaksiyon karışımındaki kristalli D-glikozun ince dağılımını ve reaktivitesini destekler.

Sentez yöntemini ve onun daha karmaşık varyantlarını seçerken hem teknik hem de ekonomik faktörlerin dikkate alınması gerekir. D-glikoz şuruplarına dayalı homojen transglikosidasyon işlemleri, büyük ölçekte sürekli üretim için özellikle uygun görünmektedir. Katma değer zincirinde hammadde D-glikozun kristalizasyonunda kalıcı tasarruf sağlarlar; bu, transglikosidasyon aşamasına ve bütanolün geri kazanımına yapılan tek seferlik daha yüksek yatırımları fazlasıyla telafi eder. N-butanol kullanımı başka bir dezavantaj oluşturmaz, çünkü hemen hemen tamamen geri dönüştürülebilir, böylece geri kazanılan son ürünlerdeki kalıntı konsantrasyonları milyonda yalnızca birkaç parça olur ve bu da kritik değildir. Bulamaç prosesine veya glikoz besleme tekniğine göre doğrudan Fischer glikosidasyonu, transglikosidasyon adımını ve bütanolün geri kazanımını ortadan kaldırır. Ayrıca sürekli olarak da gerçekleştirilebilir ve biraz daha düşük sermaye harcaması gerektirir.

Gelecekte, fosil ve yenilenebilir hammaddelerin tedariki ve fiyatı ile alkil polisakkaritlerin üretimindeki teknolojik ilerlemenin, pazar kapasitesi ve geliştirme ve uygulama üretim kapasitesi üzerinde belirleyici bir etkisi olacaktır. Baz polisakarit, bu tür prosesleri geliştiren veya benimsemiş olan şirketler için yüzey işleme pazarında önemli rekabet avantajları sağlayabilecek kendi teknik çözümlerine halihazırda sahiptir. Bu özellikle fiyatlar yüksek ve düşük olduğunda geçerlidir. İmalatçının üretim maliyeti olağan seviyeye yükseldi, yerel hammaddelerin fiyatı biraz düşse bile, bu yüzey aktif maddelerin ikamelerini sabitleyebilir ve yeni alkil polisakkarit üretim tesislerinin kurulumunu teşvik edebilir.