ტრანსგლიკოზიდაციის პროცესები D- გლუკოზის გამოყენებით ნედლეულის სახით.

ფიშერის გლიკოზიდაცია ქიმიური სინთეზის ერთადერთი მეთოდია, რომელმაც საშუალება მისცა შემუშავებულიყო დღევანდელი ეკონომიკური და ტექნიკურად დახვეწილი გადაწყვეტილებები ალკილის პოლიგლუკოზიდების ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის. უკვე რეალიზებულია საწარმოო ქარხნები, რომელთა სიმძლავრე აღემატება 20000 ტონა/წლიურად და აფართოებს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ინდუსტრიის პროდუქციის ასორტიმენტს განახლებად ნედლეულზე დაფუძნებული ზედაპირული აქტიური აგენტებით. D-გლუკოზა და ხაზოვანი C8-C16 ცხიმოვანი სპირტები უპირატესი საკვებია. ეს პროდუქტები შეიძლება გარდაიქმნას ზედაპირულად აქტიურ ალკილის პოლიგლიკოზიდებად პირდაპირი ფიშერის გლიკოზილაციით ან ბუტილ პოლიგლიკოზიდის ორეტაპიანი ტრანსგლიკოზიდებით მჟავა კატალიზატორის თანდასწრებით, წყალთან ერთად, როგორც გვერდითი პროდუქტი. რეაქციის ნარევიდან წყალი უნდა გამოიხადოს, რათა რეაქციის წონასწორობა გადაიტანოს სასურველ პროდუქტზე. გლიკოზილაციის პროცესში თავიდან უნდა იქნას აცილებული რეაქციის ნარევის არაჰომოგენურობა, რადგან მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ ეგრეთ წოდებული პოლიდექსტროზის გადაჭარბებული წარმოქმნა, რაც ძალზე არასასურველია. აქედან გამომდინარე, ბევრი ტექნიკური სტრატეგია ფოკუსირებულია n-გლუკოზასა და ალკოჰოლზე ჰომოგენურ ედუქტებზე, რომლებიც ძნელია შერევა მათი განსხვავებული პოლარობის გამო. რეაქციის დროს გლიკოზიდური ბმები იქმნება როგორც ცხიმოვან ალკოჰოლსა და n-გლუკოზას შორის, ასევე თავად n-გლუკოზის ერთეულებს შორის. შედეგად, ალკილის პოლიგლუკოზიდები წარმოიქმნება ფრაქციების ნარევების სახით გლუკოზის ერთეულების სხვადასხვა რაოდენობით გრძელ ჯაჭვის ალკილის ნარჩენზე. თითოეული ეს ფრაქცია, თავის მხრივ, შედგება რამდენიმე იზომერული შემადგენელისაგან, ვინაიდან n-გლუკოზის ერთეულები იღებენ სხვადასხვა ანომერულ ფორმებს და რგოლის ფორმებს ქიმიურ წონასწორობაში ფიშერის გლიკოზიდაციის დროს და გლიკოზიდური კავშირები D-გლუკოზის ერთეულებს შორის ხდება რამდენიმე შესაძლო შემაკავშირებელ პოზიციაზე. . D-გლუკოზის ერთეულების ანომერის თანაფარდობა არის დაახლოებით α/β＝ 2:1 და, როგორც ჩანს, ძნელია გავლენა მოახდინოს ფიშერის სინთეზის აღწერილ პირობებში. თერმოდინამიკურად კონტროლირებად პირობებში, პროდუქტის ნარევში შემავალი n-გლუკოზის ერთეულები, ძირითადად, პირანოზიდების სახით არსებობს. ნორმალური გლუკოზის ერთეულების საშუალო რაოდენობა ალკილის ნარჩენზე, ეგრეთ წოდებული პოლიმერიზაციის ხარისხი, ძირითადად წარმოების პროცესში გამონაბოლქვის მოლური თანაფარდობის ფუნქციაა. მათი შესანიშნავი სურფაქტანტი თვისებების გამო, განსაკუთრებით სასურველია ალკილის პოლიგლიკოზიდები პოლიმერიზაციის ხარისხით 1-დან 3-მდე, რის გამოც ამ მეთოდით უნდა იქნას გამოყენებული დაახლოებით 3-10 მოლი ცხიმოვანი სპირტი თითო მოლ ნორმალური გლუკოზაზე.

პოლიმერიზაციის ხარისხი მცირდება ცხიმოვანი ალკოჰოლის მზარდი ჭარბი რაოდენობით. ჭარბი ცხიმოვანი სპირტი გამოიყოფა და აღდგება მრავალსაფეხურიანი ვაკუუმური დისტილაციის პროცესით ჩამოვარდნილი ფირის აორთქლების საშუალებით, რაც შესაძლებელს ხდის თერმული სტრესის მინიმუმამდე შენარჩუნებას. აორთქლების ტემპერატურა საკმარისად მაღალი უნდა იყოს, ხოლო ცხელ ზონაში კონტაქტის დრო საკმარისად გრძელი უნდა იყოს ცხიმოვანი სპირტის ჭარბი დისტილაციისა და ალკილის პოლიგლუკოზიდის დნობის ადეკვატური დისტილაციის უზრუნველსაყოფად, რაიმე მნიშვნელოვანი დაშლის რეაქციების გარეშე. აორთქლების ეტაპების სერია შეიძლება დადებითად იქნას გამოყენებული ჯერ დაბალ დუღილის ფრაქციების გამოსაყოფად, შემდეგ ცხიმოვანი სპირტის ძირითადი რაოდენობის და ბოლოს დარჩენილი ცხიმოვანი სპირტის გამოსაყოფად, სანამ ალკილის პოლიგლუკოზიდი არ დნება, მიიღება წყალში ხსნადი ნარჩენების სახით.

მაშინაც კი, როდესაც ცხიმოვანი ალკოჰოლის სინთეზი და აორთქლება ხდება ყველაზე რბილ პირობებში, ხდება არასასურველი ყავისფერი შეფერილობა, რაც იწვევს გაუფერულების პროცესებს პროდუქტების დახვეწისთვის. გაუფერულების ერთ-ერთი მეთოდი, რომელიც დადასტურდა, რომ შესაფერისია, არის ოქსიდანტების დამატება, როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგი ალკილ პოლიგლუკოზიდების წყალხსნარებში ტუტე გარემოში მაგნიუმის იონების თანდასწრებით.

სინთეზის, დამუშავებისა და დახვეწის დროს გამოყენებული მრავალმხრივი გამოკვლევები და ვარიანტები აჩვენებს, რომ დღესაც არ არსებობს ზოგადად გამოსაყენებელი „გასაღები“ გადაწყვეტილებები კონკრეტული პროდუქტის კლასების მისაღებად. პირიქით, პროცესის ყველა ეტაპი უნდა იყოს დამუშავებული, ურთიერთდარეგულირება და ოპტიმიზაცია. ამ თავში მოცემულია წინადადებები და აღწერილია ტექნიკური გადაწყვეტილებების მოფიქრების რამდენიმე პრაქტიკული გზა, ასევე მითითებულია სტანდარტული ქიმიური და ფიზიკური პირობები რეაქციების, გამოყოფისა და დახვეწის პროცესებისთვის.

სამივე ძირითადი პროცესი - ჰომოგენური ტრანსგლიკოზიდაცია, ხსნარის პროცესი და გლუკოზის კვების ტექნიკა - შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინდუსტრიულ პირობებში. ტრანსგლიკოზიდაციის დროს შუალედური ბუტილ პოლიგლუკოზიდის კონცენტრაცია, რომელიც მოქმედებს როგორც გამხსნელი პროდუქტები D-გლუკოზისა და ბუტანოლისთვის, უნდა იყოს შენახული დაახლოებით 15%-ზე მეტი სარეაქციო ნარევში, რათა თავიდან იქნას აცილებული არაერთგვაროვნება. ამავე მიზნით, წყლის კონცენტრაცია რეაქციულ ნარევში, რომელიც გამოიყენება ალკილის პოლიგლუკოზიდების პირდაპირი ფიშერის სინთეზისთვის, უნდა შენარჩუნდეს დაახლოებით 1%-ზე ნაკლებ დონეზე. მაღალი წყლის შემცველობისას არსებობს შეჩერებული კრისტალური D-გლუკოზის გადაქცევის რისკი წებოვან მასად, რაც შემდგომში გამოიწვევს ცუდად დამუშავებას და გადაჭარბებულ პოლიმერიზაციას. ეფექტური მორევა და ჰომოგენიზაცია ხელს უწყობს კრისტალური D-გლუკოზის წვრილ განაწილებას და რეაქტიულობას სარეაქციო ნარევში.

სინთეზის მეთოდისა და მისი უფრო დახვეწილი ვარიანტების არჩევისას გასათვალისწინებელია როგორც ტექნიკური, ასევე ეკონომიკური ფაქტორები. D-გლუკოზის სიროფებზე დაფუძნებული ჰომოგენური ტრანსგლიკოზიდაციის პროცესები განსაკუთრებით ხელსაყრელია ფართომასშტაბიანი უწყვეტი წარმოებისთვის. ისინი იძლევა მუდმივ დაზოგვას ნედლეულის D-გლუკოზის კრისტალიზაციაზე დამატებული ღირებულების ჯაჭვში, რაც ანაზღაურებს უფრო მაღალ ერთჯერად ინვესტიციებს ტრანსგლიკოზიდაციის ეტაპზე და ბუტანოლის აღდგენაში. n-ბუტანოლის გამოყენებას სხვა მინუსები არ გააჩნია, რადგან მისი თითქმის მთლიანად გადამუშავება შესაძლებელია ისე, რომ ამოღებულ საბოლოო პროდუქტებში ნარჩენი კონცენტრაცია იყოს მხოლოდ რამდენიმე ნაწილი მილიონზე, რაც შეიძლება ჩაითვალოს არაკრიტიკულად. პირდაპირი ფიშერის გლიკოზიდაცია სლუკოზის პროცესის ან გლუკოზის კვების ტექნიკის მიხედვით არ ითვალისწინებს ტრანსგლიკოზიდაციის საფეხურს და ბუტანოლის აღდგენას. ის ასევე შეიძლება განხორციელდეს უწყვეტად და მოითხოვს ოდნავ დაბალ კაპიტალურ ხარჯებს.

წიაღისეული და განახლებადი ნედლეულის სამომავლო ხელმისაწვდომობა და ფასები, ისევე როგორც შემდგომი ტექნიკური მიღწევები ალკილის პოლიგლუკოზიდების წარმოებასა და გამოყენებაში, შესაძლოა გადამწყვეტი გავლენა იქონიოს ამ უკანასკნელის ბაზრის მოცულობისა და წარმოების შესაძლებლობების განვითარებაზე. სიცოცხლისუნარიანი ტექნიკური გადაწყვეტილებები, რომლებიც უკვე არსებობს ალკილის პოლიგლუკოზიდების წარმოებისა და გამოყენებისთვის, შეიძლება მიანიჭოს სასიცოცხლო კონკურენტული უპირატესობა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ბაზარზე იმ კომპანიებს, რომლებმაც შეიმუშავეს ან უკვე იყენებენ ასეთ პროცესებს. ეს განსაკუთრებით ეხება ნედლი ნავთობის მაღალი ფასების და მარცვლეულის დაბალი ფასების შემთხვევაში. იმის გამო, რომ წარმოების ფიქსირებული ხარჯები, რა თქმა უნდა, ჩვეულებრივ დონეზეა ნაყარი სამრეწველო ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის, ადგილობრივი ნედლეულის ფასის უმნიშვნელო შემცირებამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების საქონლის ჩანაცვლება და აშკარად წაახალისოს ალკილის პოლიგლუკოზიდების ახალი წარმოების ქარხნების დაყენება.