Hammadde olarak D-glikoz kullanılarak yapılan transglikozidasyon prosesleri.

Fischer glikozidasyonu, alkil poliglukozitlerin büyük ölçekli üretimi için günümüzde ekonomik ve teknik olarak mükemmel çözümlerin geliştirilmesini sağlayan tek kimyasal sentez yöntemidir. Yıllık kapasitesi 20.000 tonun üzerinde olan üretim tesisleri halihazırda kurulmuş olup, yenilenebilir hammaddelere dayalı yüzey aktif maddelerle yüzey aktif madde endüstrisinin ürün yelpazesini genişletmektedir. D-Glikoz ve doğrusal C8-C16 yağ alkollerinin tercih edilen hammaddeler olduğu kanıtlanmıştır. Bu ürünler, doğrudan Fischer glikozilasyonu veya bir asit katalizörü varlığında, yan ürün olarak su içeren, butil poliglikozitin iki aşamalı transglikozitleri ile yüzey aktif alkil poliglikozitlere dönüştürülebilir. Reaksiyon dengesini istenen ürüne doğru kaydırmak için reaksiyon karışımından su damıtılmalıdır. Glikozilasyon sürecinde, reaksiyon karışımındaki homojensizliklerden kaçınılmalıdır, çünkü bunlar son derece istenmeyen bir durum olan polidekstrozun aşırı oluşumuna yol açabilir. Bu nedenle, birçok teknik strateji, farklı polariteleri nedeniyle karıştırılması zor olan homojen edüktler n-glikoz ve alkole odaklanır. Tepkime sırasında, hem yağ alkolü ile n-glikoz arasında hem de n-glikoz birimlerinin kendi aralarında glikozidik bağlar oluşur. Alkil poliglukozitler, uzun zincirli alkil kalıntısında farklı sayıda glikoz birimi bulunan fraksiyonların karışımları olarak oluşur. Bu fraksiyonların her biri, sırayla, birkaç izomerik bileşenden oluşur; çünkü n-glikoz birimleri, Fischer glikozidasyonu sırasında kimyasal dengede farklı anomerik formlar ve halka formları alır ve D-glikoz birimleri arasındaki glikozidik bağlar çeşitli olası bağlanma pozisyonlarında meydana gelir. D-glikoz birimlerinin anomer oranı yaklaşık olarak α/β＝ 2: 1'dir ve açıklanan Fischer sentezi koşulları altında etkilenmesi zor görünmektedir. Termodinamik kontrollü koşullar altında, ürün karışımında bulunan n-glikoz birimleri ağırlıklı olarak piranositler formunda bulunur. Alkil kalıntısı başına düşen ortalama normal glikoz birimi sayısı, yani polimerizasyon derecesi, temel olarak üretim sürecindeki edüktlerin mol oranının bir fonksiyonudur. Olağanüstü yüzey aktif madde özellikleri nedeniyle, polimerizasyon derecesi 1 ile 3 arasında olan alkil poliglikozitler özellikle tercih edilir; bu nedenle bu yöntemde normal glikozun her bir molü için yaklaşık 3-10 mol yağ alkolü kullanılmalıdır.

Polimerizasyon derecesi, yağ alkolü fazlalığı arttıkça azalır. Fazla yağ alkolü, termal stresi minimumda tutmayı mümkün kılan düşen film buharlaştırıcılı çok aşamalı vakum damıtma işlemleriyle ayrılır ve geri kazanılır. Buharlaşma sıcaklığı, fazla yağ alkolünün yeterli damıtılmasını ve alkil poliglukozit eriyiğinin akışını, önemli bir ayrışma reaksiyonu meydana gelmeden sağlayacak kadar yüksek ve sıcak bölgedeki temas süresi uzun olmalıdır. Önce düşük kaynama noktalı fraksiyonları, ardından yağ alkolünün ana miktarını ve son olarak kalan yağ alkolünü ayırmak için bir dizi buharlaştırma adımı kullanılabilir; ta ki alkil poliglukozit eriyikleri suda çözünür kalıntılar halinde elde edilene kadar.

Yağ alkolünün sentezi ve buharlaştırılması en hassas koşullar altında gerçekleştirilse bile, istenmeyen kahverengi renk bozulmaları meydana gelir ve bu da ürünleri rafine etmek için ağartma işlemleri gerektirir. Uygun olduğu kanıtlanmış bir ağartma yöntemi, alkali ortamda ve magnezyum iyonlarının varlığında alkil poliglukozitlerin sulu preparatlarına hidrojen peroksit gibi oksidanların eklenmesidir.

Sentez, işleme ve rafinasyon sırasında kullanılan çok sayıda araştırma ve varyasyon, bugün bile belirli ürün kalitelerini elde etmek için genel olarak uygulanabilir "anahtar teslimi" çözümlerin olmadığını göstermektedir. Aksine, tüm süreç adımlarının belirlenmesi, karşılıklı olarak ayarlanması ve optimize edilmesi gerekmektedir. Bu bölümde, teknik çözümler geliştirmek için bazı pratik yollar açıklanmış ve önerilerde bulunulmuştur. Ayrıca, reaksiyonların, ayırma ve rafinasyon süreçlerinin yürütülmesi için standart kimyasal ve fiziksel koşullar belirtilmiştir.

Üç ana proses – homojen transglikozidasyon, bulamaç prosesi ve glikoz besleme tekniği – endüstriyel koşullar altında kullanılabilir. Transglikozidasyon sırasında, D-glikoz ve bütanol edüktleri için bir çözücü görevi gören ara ürün butil poliglikozidin konsantrasyonu, homojensizlikleri önlemek için reaksiyon karışımında yaklaşık %15'in üzerinde tutulmalıdır. Aynı amaçla, alkil poliglikozidlerin doğrudan Fischer sentezi için kullanılan reaksiyon karışımındaki su konsantrasyonu yaklaşık %1'in altında tutulmalıdır. Daha yüksek su içeriklerinde, askıda kalan kristalin D-glikozun yapışkan bir kütleye dönüşme riski vardır ve bu da daha sonra kötü işleme ve aşırı polimerizasyona neden olur. Etkili karıştırma ve homojenizasyon, reaksiyon karışımında kristalin D-glikozun ince dağılımını ve reaktivitesini destekler.

Sentez yöntemi ve daha karmaşık varyantları seçilirken hem teknik hem de ekonomik faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. D-glikoz şuruplarına dayalı homojen transglikozidasyon prosesleri, büyük ölçekli sürekli üretim için özellikle uygun görünmektedir. Katma değer zincirinde hammadde D-glikozun kristalizasyonunda kalıcı tasarruflar sağlayarak, transglikozidasyon adımı ve bütanol geri kazanımı için yapılan yüksek tek seferlik yatırımları fazlasıyla telafi etmektedir. n-bütanol kullanımının başka bir dezavantajı yoktur, çünkü neredeyse tamamen geri dönüştürülebilir ve geri kazanılan son ürünlerdeki kalıntı konsantrasyonları milyonda yalnızca birkaç parçadır ve bu da kritik olmayan bir durum olarak kabul edilebilir. Bulamaç prosesi veya glikoz besleme tekniğine göre doğrudan Fischer glikozidasyonu, transglikozidasyon adımını ve bütanol geri kazanımını ortadan kaldırır. Ayrıca sürekli olarak gerçekleştirilebilir ve biraz daha düşük sermaye harcaması gerektirir.

Fosil ve yenilenebilir hammaddelerin gelecekteki bulunabilirliği ve fiyatları ile alkil poliglukozitlerin üretim ve uygulamasındaki teknik ilerlemelerin, alkil poliglukozitlerin pazar hacmi ve üretim kapasitelerinin gelişimi üzerinde belirleyici bir etkiye sahip olması beklenebilir. Alkil poliglukozitlerin üretimi ve kullanımı için halihazırda mevcut olan uygulanabilir teknik çözümler, bu tür süreçleri geliştirmiş veya halihazırda kullanan şirketlere yüzey aktif maddeler pazarında hayati bir rekabet avantajı sağlayabilir. Bu durum, özellikle yüksek ham petrol fiyatları ve düşük tahıl fiyatları durumunda geçerlidir. Sabit üretim maliyetleri toplu endüstriyel yüzey aktif maddeler için kesinlikle olağan bir seviyede olduğundan, yerli hammadde fiyatlarındaki küçük bir düşüş bile yüzey aktif madde emtialarının ikame edilmesini teşvik edebilir ve alkil poliglukozitler için yeni üretim tesislerinin kurulmasını açıkça teşvik edebilir.