ტრანსგლიკოზიდაციის პროცესები D-გლუკოზის, როგორც ნედლეულის გამოყენებით.

ფიშერის გლიკოზიდაცია ქიმიური სინთეზის ერთადერთი მეთოდია, რომელმაც შესაძლებელი გახადა ალკილპოლიგლუკოზიდების მასშტაბური წარმოებისთვის დღევანდელი ეკონომიკური და ტექნიკურად დახვეწილი გადაწყვეტილებების შემუშავება. უკვე რეალიზებულია 20,000 ტ/წელიწადში მეტი სიმძლავრის საწარმოო ქარხნები, რომლებიც აფართოებენ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ინდუსტრიის პროდუქციის ასორტიმენტს განახლებადი ნედლეულის ბაზაზე დაფუძნებული ზედაპირულად აქტიური აგენტებით. D-გლუკოზა და ხაზოვანი C8-C16 ცხიმოვანი სპირტები აღმოჩნდა სასურველი ნედლეული. ამ წარმოებულების ზედაპირულად აქტიურ ალკილ პოლიგლიკოზიდებად გარდაქმნა შესაძლებელია პირდაპირი ფიშერის გლიკოზილირებით ან ბუტილპოლიგლიკოზიდის ორეტაპიანი ტრანსგლიკოზიდებით მჟავა კატალიზატორის თანაობისას, წყლით, როგორც თანმდევი პროდუქტის გამოყენებით. რეაქციის წონასწორობის სასურველი პროდუქტისკენ გადასატანად, წყალი უნდა გამოიხდეს რეაქციის ნარევიდან. გლიკოზილაციის პროცესში, რეაქციის ნარევში არაჰომოგენურობა უნდა იქნას აცილებული, რადგან მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ ე.წ. პოლიდექსტროზის ჭარბი წარმოქმნა, რაც ძალიან არასასურველია. ამიტომ, მრავალი ტექნიკური სტრატეგია ფოკუსირებულია ერთგვაროვან რედუქტებზე - n-გლუკოზასა და სპირტზე, რომლებიც ძნელად შესარევია მათი განსხვავებული პოლარობის გამო. რეაქციის დროს გლიკოზიდური ბმები წარმოიქმნება როგორც ცხიმოვან სპირტსა და n-გლუკოზას შორის, ასევე თავად n-გლუკოზის ერთეულებს შორის. შესაბამისად, ალკილის პოლიგლუკოზიდები წარმოიქმნება ფრაქციების ნარევების სახით, რომლებსაც აქვთ გლუკოზის ერთეულების სხვადასხვა რაოდენობა გრძელჯაჭვიან ალკილის ნარჩენზე. თითოეული ეს ფრაქცია, თავის მხრივ, შედგება რამდენიმე იზომერული შემადგენელი ნაწილისგან, რადგან n-გლუკოზის ერთეულები ფიშერის გლიკოზიდაციის დროს ქიმიურ წონასწორობაში იღებენ სხვადასხვა ანომერულ ფორმებს და რგოლის ფორმებს და D-გლუკოზის ერთეულებს შორის გლიკოზიდური კავშირები ხდება რამდენიმე შესაძლო შემაკავშირებელ პოზიციაში. D-გლუკოზის ერთეულების ანომერის თანაფარდობა დაახლოებით α/β＝ 2:1-ია და, როგორც ჩანს, ფიშერის სინთეზის აღწერილ პირობებში მათზე გავლენის მოხდენა რთულია. თერმოდინამიკურად კონტროლირებად პირობებში, პროდუქტის ნარევში შემავალი n-გლუკოზის ერთეულები ძირითადად პირანოზიდების სახით არსებობს. ალკილის ნარჩენზე ნორმალური გლუკოზის ერთეულების საშუალო რაოდენობა, ე.წ. პოლიმერიზაციის ხარისხი, ძირითადად წარმოების პროცესში წარმოქმნილი პროდუქტების მოლური თანაფარდობის ფუნქციაა. მათი შესანიშნავი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების თვისებების გამო, განსაკუთრებით სასურველია 1-დან 3-მდე პოლიმერიზაციის ხარისხის მქონე ალკილპოლიგლიკოზიდები, რის გამოც ამ მეთოდში ნორმალური გლუკოზის ყოველ მოლზე დაახლოებით 3-10 მოლი ცხიმოვანი სპირტი უნდა იქნას გამოყენებული.

პოლიმერიზაციის ხარისხი მცირდება ცხიმოვანი სპირტის სიჭარბის ზრდასთან ერთად. ზედმეტი ცხიმოვანი სპირტი გამოიყოფა და აღდგება მრავალსაფეხურიანი ვაკუუმური დისტილაციის პროცესების საშუალებით, რომლებიც იყენებენ ცვენისებრ აპკს, რაც შესაძლებელს ხდის თერმული სტრესის მინიმუმამდე შენარჩუნებას. აორთქლების ტემპერატურა უნდა იყოს საკმარისად მაღალი და კონტაქტის დრო ცხელ ზონაში საკმარისად ხანგრძლივი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ცხიმოვანი სპირტის ჭარბი რაოდენობის ადეკვატური დისტილაცია და ალკილპოლიგლუკოზიდის ნალექის დინება, მნიშვნელოვანი დაშლის რეაქციების გარეშე. აორთქლების ეტაპების სერია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჯერ დაბალმდუღარე ფრაქციების, შემდეგ ცხიმოვანი სპირტის ძირითადი რაოდენობის და ბოლოს დარჩენილი ცხიმოვანი სპირტის გამოსაყოფად, სანამ ალკილპოლიგლუკოზიდის ნალექები არ მიიღება წყალში ხსნადი ნარჩენების სახით.

ცხიმოვანი სპირტის სინთეზისა და აორთქლების ყველაზე ნაზი პირობების პირობებშიც კი, ხდება არასასურველი ყავისფერი ფერის შეცვლა, რაც პროდუქტების დახვეწის მიზნით გათეთრების პროცესების გამოყენებას მოითხოვს. გათეთრების ერთ-ერთი მეთოდი, რომელიც შესაფერისი აღმოჩნდა, არის ოქსიდანტების, როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგის დამატება ალკილპოლიგლუკოზიდების წყალხსნარ პრეპარატებში ტუტე გარემოში მაგნიუმის იონების თანაობისას.

სინთეზის, დამუშავებისა და რაფინირების დროს გამოყენებული მრავალფეროვანი კვლევები და ვარიანტები აჩვენებს, რომ დღესაც კი არ არსებობს კონკრეტული ხარისხის პროდუქტის მისაღებად ზოგადად გამოსაყენებელი „გასაღები“ გადაწყვეტილებები. პირიქით, ყველა პროცესის ეტაპი უნდა იყოს დამუშავებული, ურთიერთშეთანხმებული და ოპტიმიზებული. ამ თავში მოცემულია წინადადებები და აღწერილია ტექნიკური გადაწყვეტილებების შემუშავების რამდენიმე პრაქტიკული გზა, ასევე მოცემულია რეაქციების, გამოყოფისა და რაფინირების პროცესების ჩასატარებლად სტანდარტული ქიმიური და ფიზიკური პირობები.

სამრეწველო პირობებში შესაძლებელია სამივე ძირითადი პროცესის - ერთგვაროვანი ტრანსგლიკოზიდაციის, სუსპენზიის პროცესის და გლუკოზის მიწოდების ტექნიკის - გამოყენება. ტრანსგლიკოზიდაციის დროს, შუალედური ბუტილ პოლიგლუკოზიდის კონცენტრაცია, რომელიც D-გლუკოზისა და ბუტანოლის წარმოებულების გამხსნელის ფუნქციას ასრულებს, რეაქციის ნარევში დაახლოებით 15%-ზე მეტი უნდა იყოს, რათა თავიდან იქნას აცილებული არაერთგვაროვნება. ამავე მიზნით, ალკილ პოლიგლუკოზიდების პირდაპირი ფიშერის სინთეზისთვის გამოყენებულ რეაქციულ ნარევში წყლის კონცენტრაცია დაახლოებით 1%-ზე ნაკლები უნდა იყოს. წყლის მაღალი შემცველობისას არსებობს რისკი, რომ სუსპენზირებული კრისტალური D-გლუკოზა წებოვან მასად გადაიქცეს, რაც შემდგომში ცუდ დამუშავებას და ჭარბ პოლიმერიზაციას გამოიწვევს. ეფექტური მორევა და ჰომოგენიზაცია ხელს უწყობს კრისტალური D-გლუკოზის წვრილ განაწილებას და რეაქტიულობას რეაქციის ნარევში.

სინთეზის მეთოდისა და მისი უფრო დახვეწილი ვარიანტების შერჩევისას გასათვალისწინებელია როგორც ტექნიკური, ასევე ეკონომიკური ფაქტორები. D-გლუკოზის სიროფებზე დაფუძნებული ჰომოგენური ტრანსგლიკოზიდაციის პროცესები განსაკუთრებით ხელსაყრელია დიდი მასშტაბით უწყვეტი წარმოებისთვის. ისინი საშუალებას იძლევა მუდმივი დაზოგოთ ნედლეულის D-გლუკოზის კრისტალიზაცია დამატებული ღირებულების ჯაჭვში, რაც სრულად ანაზღაურებს ტრანსგლიკოზიდაციის ეტაპზე და ბუტანოლის აღდგენაში ერთჯერად მაღალ ინვესტიციებს. n-ბუტანოლის გამოყენებას სხვა ნაკლოვანებები არ გააჩნია, რადგან მისი თითქმის სრულად გადამუშავება შესაძლებელია ისე, რომ აღდგენილ საბოლოო პროდუქტებში ნარჩენი კონცენტრაციები მხოლოდ რამდენიმე მილიონი ნაწილია, რაც შეიძლება ჩაითვალოს არაკრიტიკულად. პირდაპირი ფიშერის გლიკოზიდაცია სუსპენზიის პროცესის ან გლუკოზის მიწოდების ტექნიკის მიხედვით გამორიცხავს ტრანსგლიკოზიდაციის ეტაპზე და ბუტანოლის აღდგენას. ის ასევე შეიძლება შესრულდეს უწყვეტად და მოითხოვს ოდნავ დაბალ კაპიტალურ ხარჯებს.

წიაღისეული და განახლებადი ნედლეულის სამომავლო ხელმისაწვდომობა და ფასები, ასევე ალკილპოლიგლუკოზიდების წარმოებისა და გამოყენების შემდგომი ტექნიკური მიღწევები, სავარაუდოდ, გადამწყვეტ გავლენას მოახდენს ამ უკანასკნელის ბაზრის მოცულობისა და წარმოების სიმძლავრეების განვითარებაზე. ალკილპოლიგლუკოზიდების წარმოებისა და გამოყენებისთვის უკვე არსებულმა სიცოცხლისუნარიანმა ტექნიკურმა გადაწყვეტილებებმა შეიძლება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ბაზარზე სასიცოცხლო კონკურენტული უპირატესობა მისცეს იმ კომპანიებს, რომლებმაც შეიმუშავეს ან უკვე გამოიყენეს ასეთი პროცესები. ეს განსაკუთრებით ეხება ნედლი ნავთობის მაღალი ფასების და მარცვლეულის დაბალი ფასების შემთხვევაში. ვინაიდან ფიქსირებული წარმოების ხარჯები, რა თქმა უნდა, ნაყარი სამრეწველო ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის ჩვეულებრივ დონეზეა, ადგილობრივი ნედლეულის ფასის უმნიშვნელო შემცირებამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების სასაქონლო ჩანაცვლება და აშკარად წაახალისოს ალკილპოლიგლუკოზიდების ახალი წარმოების ქარხნების დამონტაჟება.