DIE METODES VIR DIE VERVAARDIGING VAN ALKIELGLUKOSIED

Fischer-glikosidering is die enigste metode van chemiese sintese wat die ontwikkeling van vandag se ekonomiese en tegnies vervolmaakte oplossings vir grootskaalse produksie van alkielpoligukosiede moontlik gemaak het. Produksie-aanlegte met kapasiteit van meer as 20 000 t/jaar is reeds gerealiseer en vergroot die produkreeks van die benattingsmiddelbedryf met oppervlakaktiewe middels gebaseer op hernubare grondstowwe. D-Glukose en lineêre C8-C16-vetterige alkohole het geblyk die voorkeur-grondstowwe te wees. Hierdie edukte kan omgeskakel word na oppervlakaktiewe alkielpoligukosiede deur middel van direkte Fischer-glikosidasie of tweestap-transglikosiasie via butielpoliglukosied in die teenwoordigheid van suurkataliste, met water as 'n neweproduk. Die water moet uit die reaksiemengsel gedistilleer word om die reaksie-ewewig na die verlangde produkte te verskuif. Tydens die glikosiderasieproses moet inhomogeniteite in die reaksiemengsel vermy word, aangesien dit tot oormatige vorming van sogenaamde poliglukosiede lei, wat hoogs ongewens is. Baie tegniese strategieë konsentreer dus op homogenisering van die edukte n-glukose en alkohole, wat swak mengbaar is as gevolg van hul verskil in polariteit. Tydens reaksie word glikosidiese bindings gevorm beide tussen vetterige alkohol en n-glukose en tussen die n-glukose-eenhede self. Alkielpoliglukosiede vorm gevolglik as mengsels van fraksies met verskillende getalle glukose-eenhede by die langketting alkielresidu. Elkeen van hierdie fraksies bestaan ​​op hul beurt uit verskeie isomere bestanddele, aangesien die n-glukose-eenhede verskillende anomere vorms en ringvorme in chemiese ewewig aanneem tydens Fischer-glikosidering en die glikosiediese bindings tussen D-glukose-eenhede voorkom in verskeie moontlike bindingsposisies . Die anomeerverhouding van die D-glukose-eenhede is ongeveer α/β＝ 2:1 en blyk moeilik te beïnvloed onder die beskryfde toestande van Fischer-sintese. Onder termodinamies beheerde toestande bestaan ​​die n-glukose-eenhede wat in die produkmengsel vervat is, hoofsaaklik in die vorm van piranosiede. Die gemiddelde aantal n-glukose-eenhede per alkielresidu, die sogenaamde graad van polimerisasie, is in wese 'n funksie van die molêre verhouding van die edukte tydens vervaardiging. As gevolg van hul uitgesproke oppervlakaktiewe eienskappe[1] word spesiale voorkeur gegee aan alkielpoligukosiede met grade van polimerisasie tussen 1 en 3, waarvoor ongeveer 3-10 mol vetalkohol per mol n-glukose in die proses gebruik moet word.

Die graad van polimerisasie neem af soos die oormaat vetterige alkohol toeneem. Oortollige vetterige alkohole word geskei en herwin deur 'n multi-stap vakuum distillasie proses met vallende film verdampers, sodat termiese spanning tot 'n minimum beperk kan word. Die verdampingstemperatuur moet net hoog genoeg wees en die kontaktyd in die warm sone net lank genoeg om voldoende distillasie van die oortollige vetalkohol en vloei van die alkielpoliglukosiedsmelt te verseker sonder enige noemenswaardige ontbindingsreaksie. 'n Reeks verdampingsstappe kan met voordeel gebruik word om eers die laagkokende fraksie, dan die hoofhoeveelheid vetalkohol, en laastens die oorblywende vetalkohol te skei totdat die alkielpoliglikosied as 'n wateroplosbare oorskot smelt.

Selfs onder die mildste toestande vir die sintese en verdamping van vetterige alkohole, sal ongewenste bruin verkleuring voorkom, en word bleikprosesse vereis om die produk te verfyn. Een metode van bleiking wat geskik bewys is, is om 'n oksideermiddel, soos waterstofperoksied, by 'n waterige formulering van alkielpolyglikosied in 'n alkaliese medium in die teenwoordigheid van magnesiumione te voeg.

Die veelvuldige studies en variante wat in die sintese-, na-verwerkings- en raffineringsproses gebruik word, waarborg dat daar selfs vandag nog geen wyd toepaslike “turnkey” oplossing is om 'n spesifieke produkgraad te verkry nie. Inteendeel, al die prosesstappe moet geformuleer word. Dongfu verskaf 'n paar voorstelle vir die oplossingsontwerp en tegniese oplossings, en verduidelik die chemiese en fisiese toestande vir die reaksie-, skeidings- en raffineringsproses.

Al drie hoofprosesse – homogene transglikosidasie, suspensieproses en glukosevoedingstegniek – kan onder industriële toestande gebruik word. Tydens transglikosidasie moet die konsentrasie van die intermediêre butielpoligukosied, wat dien as 'n oplosbaarder vir die edukte D-glukose en butanol, oor ongeveer 15% in die reaksiemengsel gehou word om inhomogeniteite te vermy. Vir dieselfde doel moet die waterkonsentrasie in die reaksiemengsel wat gebruik word vir direkte Fischer-sintese van alkielpoligukosiede op minder as ongeveer 1% gehou word. By hoër waterinhoud is daar 'n risiko om die gesuspendeerde kristallyne D-glukose in 'n klewerige massa te verander, wat dan lei tot swak verwerking en oormatige polimerisasie. Effektiewe roer en homogenisering bevorder die fyn verspreiding en reaktiwiteit van die kristallyne D-glukose in die reaksiemengsel.

Beide tegniese en ekonomiese faktore moet in ag geneem word wanneer die metode van sintese en sy meer gesofistikeerde variante gekies word. Homogene transglikosidasie prosesse gebaseer op D-glukose stroop blyk veral gunstig vir voortdurende produksie op groot skaal. Hulle laat permanente besparings op kristallisasie van die grondstof D-glukose in die waardetoegevoegde ketting toe, wat meer as vergoed vir die hoër eenmalige beleggings in die transglikosiasiestap en die herwinning van butanol. Die gebruik van n-butanol hou geen ander nadele in nie, aangesien dit feitlik volledig herwin kan word sodat die residuele konsentrasies in die herwonne eindprodukte slegs 'n paar dele per miljoen is, wat as nie-krities beskou kan word. Direkte Fischer-glikosidasie volgens die flodderproses of glukosevoedingstegniek laat die transglikosiasiestap en die herwinning van butanol af. Dit kan ook deurlopend uitgevoer word en vereis effens laer kapitaalbesteding.

In die toekoms sal die aanbod en prys van fossiele en hernubare grondstowwe, asook die verdere tegnologiese vooruitgang in die produksie van alkielpolisakkariede, 'n deurslaggewende impak hê op die markkapasiteit en produksievermoë van ontwikkeling en toepassing. Basispolisakkaried het reeds sy eie tegniese oplossings wat belangrike mededingende voordele in die oppervlakbehandelingsmark kan bied vir maatskappye wat sulke prosesse ontwikkel of aangeneem het. Dit is veral waar wanneer pryse hoog en laag is. Die vervaardigingskoste van die vervaardigingsmiddel het tot die gewone vlak gestyg, selfs al daal die prys van plaaslike grondstowwe effens, kan dit die plaasvervangers vir oppervlakaktiewe middels regmaak en kan dit die installering van nuwe alkielpolisakkariedproduksie-aanlegte aanmoedig.