Transglykozidačné procesy využívajúce ako surovinu D-glukózu.

Fischerova glykozidácia je jedinou metódou chemickej syntézy, ktorá umožnila vývoj dnešných ekonomických a technicky dokonalých riešení pre veľkovýrobu alkylpolyglukozidov. Výrobné závody s kapacitou nad 20 000 t/rok už boli zrealizované a rozširujú sortiment produktov priemyslu povrchovo aktívnych látok o povrchovo aktívne látky na báze obnoviteľných surovín. D-glukóza a lineárne C8-C16 mastné alkoholy sa ukázali ako výhodné suroviny. Tieto edukty sa môžu premeniť na povrchovo aktívne alkylpolyglykozidy priamou Fischerovou glykozyláciou alebo dvojstupňovými transglykozidmi butylpolyglykozidu v prítomnosti kyslého katalyzátora s vodou ako vedľajším produktom. Voda sa musí z reakčnej zmesi oddestilovať, aby sa reakčná rovnováha posunula smerom k požadovanému produktu. V procese glykozylácie by sa malo zabrániť nehomogenitám v reakčnej zmesi, pretože môžu viesť k nadmernej tvorbe takzvanej polydextrózy, čo je vysoko nežiaduce. Preto sa veľa technických stratégií zameriava na homogénne edukty n-glukózu a alkohol, ktoré sa ťažko miešajú kvôli ich rozdielnej polarite. Počas reakcie sa vytvárajú glykozidické väzby medzi mastným alkoholom a n-glukózou a medzi samotnými n-glukózovými jednotkami. Alkylpolyglukozidy sa následne tvoria ako zmesi frakcií s rôznym počtom glukózových jednotiek na alkylovom zvyšku s dlhým reťazcom. Každá z týchto frakcií sa skladá z niekoľkých izomérnych zložiek, pretože n-glukózové jednotky nadobúdajú rôzne anomérne formy a kruhové formy v chemickej rovnováhe počas Fischerovej glykozidácie a glykozidické väzby medzi D-glukózovými jednotkami sa vyskytujú v niekoľkých možných väzbových polohách. . Pomer anomérov jednotiek D-glukózy je približne α/β＝ 2:1 a zdá sa, že je ťažké ho ovplyvniť za opísaných podmienok Fischerovej syntézy. Za termodynamicky riadených podmienok existujú n-glukózové jednotky obsiahnuté v zmesi produktov prevažne vo forme pyranozidov. Priemerný počet normálnych glukózových jednotiek na alkylový zvyšok, takzvaný stupeň polymerizácie, je v podstate funkciou molárneho pomeru eduktov počas výrobného procesu. Kvôli ich pozoruhodným povrchovo aktívnym vlastnostiam sú alkylpolyglykozidy so stupňom polymerizácie medzi 1 a 3 zvlášť výhodné, z čoho dôvodu sa musí pri tomto spôsobe použiť asi 3 až 10 mólov mastných alkoholov na mól normálnej glukózy.

Stupeň polymerizácie klesá so zvyšujúcim sa nadbytkom mastného alkoholu. Prebytočný mastný alkohol sa oddelí a získa pomocou viacstupňových procesov vákuovej destilácie s odparovačmi s klesajúcim filmom, ktoré umožňujú udržať tepelné napätie na minime. Teplota odparovania by mala byť dostatočne vysoká a doba kontaktu v horúcej zóne dostatočne dlhá na to, aby sa zabezpečila adekvátna destilácia prebytku mastného alkoholu a tok taveniny alkylpolyglukozidov, bez toho, aby došlo k výraznejšej rozkladnej reakcii. Na oddelenie prvých nízkovriacich frakcií, potom hlavného množstva mastného alkoholu a nakoniec zvyšného mastného alkoholu, kým sa alkylpolyglukozid neroztopí ako zvyšky rozpustné vo vode, možno výhodne použiť sériu odparovacích krokov.

Aj keď sa syntéza a odparovanie mastného alkoholu uskutočňuje za najšetrnejších podmienok, dochádza k nežiaducemu hnedému sfarbeniu, čo si vyžaduje bieliace procesy na zušľachtenie produktov. Jeden spôsob bielenia, ktorý sa ukázal ako vhodný, je pridanie oxidantov, ako je peroxid vodíka, do vodných prípravkov alkylpolyglukozidov v alkalickom prostredí v prítomnosti horečnatých iónov.

Rozmanité výskumy a varianty používané počas syntézy, spracovania a rafinácie ukazujú, že aj dnes ešte stále neexistujú žiadne všeobecne použiteľné riešenia „na kľúč“ na získanie špecifických tried produktov. Naopak, všetky kroky procesu je potrebné vypracovať, vzájomne prispôsobiť a optimalizovať. Táto kapitola poskytuje návrhy a opisuje niektoré praktické spôsoby navrhovania technických riešení, ako aj uvádza štandardné chemické a fyzikálne podmienky na vykonávanie reakcií, separáciu a rafináciu procesov.

Všetky tri hlavné procesy – homogénna transglykozidácia, suspenzný proces a technika dodávania glukózy – môžu byť použité v priemyselných podmienkach. Počas transglykozidácie musí byť koncentrácia intermediárneho butylpolyglukozidu, ktorý pôsobí ako solubilizátor pre edukty D-glukózu a butanol, v reakčnej zmesi nad približne 15 %, aby sa predišlo nehomogenitám. Na ten istý účel musí byť koncentrácia vody v reakčnej zmesi použitej na priamu Fischerovu syntézu alkylpolyglukozidov udržiavaná na hodnote nižšej ako asi 1 %. Pri vyššom obsahu vody hrozí premena suspendovanej kryštalickej D-glukózy na lepivú hmotu, čo by následne viedlo k zlému spracovaniu a nadmernej polymerizácii. Účinné miešanie a homogenizácia podporujú jemnú distribúciu a reaktivitu kryštalickej D-glukózy v reakčnej zmesi.

Pri výbere spôsobu syntézy a jej sofistikovanejších variantov je potrebné zvážiť technické aj ekonomické faktory. Homogénne transglykozidačné procesy na báze D-glukózových sirupov sa javia ako obzvlášť výhodné pre kontinuálnu výrobu vo veľkom meradle. Umožňujú trvalé úspory na kryštalizácii suroviny D-glukózy v reťazci pridanej hodnoty, čo viac ako kompenzuje vyššie jednorazové investície do kroku transglykozidácie a regenerácie butanolu. Použitie n-butanolu nepredstavuje žiadne ďalšie nevýhody, pretože ho možno takmer úplne recyklovať, takže zvyškové koncentrácie v regenerovaných konečných produktoch sú len niekoľko častí na milión, čo možno považovať za nekritické. Priama Fischerova glykozidácia podľa suspenzného procesu alebo techniky dodávania glukózy sa zaobíde bez transglykozidačného kroku a získania butanolu. Môže sa vykonávať aj nepretržite a vyžaduje si o niečo nižšie kapitálové výdavky.

Dá sa očakávať, že budúca dostupnosť a ceny fosílnych a obnoviteľných surovín, ako aj ďalší technický pokrok vo výrobe a aplikácii alkylpolyglukozidov budú mať rozhodujúci vplyv na vývoj objemu trhu a výrobných kapacít. Životaschopné technické riešenia, ktoré už existujú na výrobu a použitie alkylpolyglukozidov, môžu poskytnúť zásadnú konkurenčnú výhodu na trhu povrchovo aktívnych látok spoločnostiam, ktoré vyvinuli alebo už používajú takéto procesy. Platí to najmä v prípade vysokých cien ropy a nízkych cien obilnín. Pretože fixné výrobné náklady sú určite na obvyklej úrovni pre objemové priemyselné povrchovo aktívne látky, dokonca aj mierne zníženie ceny pôvodných surovín môže podnietiť nahradenie komodít povrchovo aktívnych látok a môže jednoznačne podporiť inštaláciu nových výrobných závodov na alkylpolyglukozidy.