Transglikozidacijos procesai, kuriuose kaip žaliava naudojama D-gliukozė.

Fišerio glikozidavimas yra vienintelis cheminės sintezės metodas, leidęs sukurti šiandieninius ekonomiškus ir techniškai ištobulintus sprendimus didelio masto alkilpoligliukozidų gamybai. Jau buvo realizuotos gamybos įmonės, kurių pajėgumas viršija 20 000 t/metus ir kurios plečia paviršinio aktyvumo medžiagų pramonės produktų asortimentą, naudodamos paviršinio aktyvumo medžiagas, pagrįstas atsinaujinančiomis žaliavomis. D-gliukozė ir linijiniai C8-C16 riebalų alkoholiai pasirodė esantys pageidaujamos žaliavos. Šie produktai gali būti paversti paviršinio aktyvumo alkilpoliglikozidais tiesioginiu Fišerio glikozilinimu arba dviejų pakopų butilpoliglikozido transglikozidais, esant rūgštiniam katalizatoriui, o vanduo yra šalutinis produktas. Norint pakeisti reakcijos pusiausvyrą norimo produkto link, iš reakcijos mišinio reikia distiliuoti vandenį. Glikozilinimo procese reikėtų vengti reakcijos mišinio nehomogeniškumo, nes jis gali sukelti per didelį vadinamosios polidekstrozės susidarymą, o tai yra labai nepageidautina. Todėl daugelis techninių strategijų sutelkia dėmesį į homogeninius eduktus – n-gliukozę ir alkoholį, kuriuos sunku maišyti dėl skirtingo poliškumo. Reakcijos metu glikozidinės jungtys susidaro tiek tarp riebalų alkoholio ir n-gliukozės, tiek tarp pačių n-gliukozės vienetų. Dėl to alkilpoligliukozidai susidaro kaip frakcijų, turinčių skirtingą gliukozės vienetų skaičių ilgos grandinės alkilo liekanoje, mišiniai. Kiekviena iš šių frakcijų, savo ruožtu, yra sudaryta iš kelių izomerinių sudedamųjų dalių, nes n-gliukozės vienetai cheminės pusiausvyros metu Fišerio glikozidacijos metu įgauna skirtingas anomerines ir žiedines formas, o glikozidinės jungtys tarp D-gliukozės vienetų atsiranda keliose galimose jungimosi vietose. D-gliukozės vienetų anomerų santykis yra maždaug α/β = 2:1 ir, atrodo, yra sunkiai paveikiamas aprašytomis Fišerio sintezės sąlygomis. Termodinamiškai kontroliuojamomis sąlygomis produkto mišinyje esantys n-gliukozės vienetai daugiausia yra piranozidų pavidalu. Vidutinis normalios gliukozės vienetų skaičius alkilo liekanoje, vadinamasis polimerizacijos laipsnis, iš esmės priklauso nuo gamybos proceso metu susidarančių etaktų molinio santykio. Dėl savo puikių paviršinio aktyvumo savybių ypač pageidaujami alkilpoliglikozidai, kurių polimerizacijos laipsnis yra nuo 1 iki 3, todėl taikant šį metodą vienam normalios gliukozės moliui reikia naudoti apie 3–10 molių riebalų alkoholių.

Didėjant riebalų alkoholio pertekliui, polimerizacijos laipsnis mažėja. Riebalų alkoholio perteklius atskiriamas ir išgaunamas daugiapakopiu vakuuminiu distiliavimo procesu su krintančios plėvelės garintuvais, kurie leidžia išlaikyti minimalų terminį įtempį. Garinimo temperatūra turi būti pakankamai aukšta, o sąlyčio laikas karštojoje zonoje – pakankamai ilgas, kad būtų užtikrintas tinkamas riebalų alkoholio pertekliaus distiliavimas ir alkilpoligliukozido lydalo tekėjimas, nevykstant jokioms reikšmingoms skaidymosi reakcijoms. Galima sėkmingai naudoti garinimo etapų seriją, kad būtų atskirtos pirmiausia žemos virimo temperatūros frakcijos, tada pagrindinis riebalų alkoholio kiekis ir galiausiai likęs riebalų alkoholis, kol alkilpoligliukozido lydalas gaunamas kaip vandenyje tirpūs likučiai.

Net ir tada, kai riebalų alkoholio sintezė ir išgarinimas atliekami pačiomis švelniausiomis sąlygomis, atsiranda nepageidaujamas rudas spalvos pakitimas, todėl produktams rafinuoti reikia balinimo procesų. Vienas iš balinimo metodų, kuris pasirodė esąs tinkamas, yra oksidantų, tokių kaip vandenilio peroksidas, įdėjimas į vandeninius alkilpoligliukozidų preparatus šarminėje terpėje, esant magnio jonams.

Įvairūs tyrimai ir variantai, naudojami sintezės, apdorojimo ir rafinavimo metu, rodo, kad net ir šiandien vis dar nėra visuotinai taikomų „iki rakto“ sprendimų konkrečioms produktų rūšims gauti. Priešingai, visi proceso etapai turi būti parengti, tarpusavyje suderinti ir optimizuoti. Šiame skyriuje pateikti pasiūlymai ir aprašyti keli praktiški būdai, kaip rasti techninius sprendimus, taip pat nurodytos standartinės cheminės ir fizinės sąlygos reakcijoms, atskyrimo ir rafinavimo procesams vykdyti.

Visi trys pagrindiniai procesai – homogeninis transglikozidavimas, suspensijos procesas ir gliukozės tiekimo technika – gali būti naudojami pramoninėmis sąlygomis. Transglikozidavimo metu tarpinio junginio butilpoligliukozido, kuris veikia kaip D-gliukozės ir butanolio tirpiklis, koncentracija reakcijos mišinyje turi būti palaikoma didesnė nei apie 15 %, kad būtų išvengta nehomogeniškumo. Tuo pačiu tikslu vandens koncentracija reakcijos mišinyje, naudojamame tiesioginei Fišerio alkilpoligliukozidų sintezei, turi būti mažesnė nei apie 1 %. Esant didesniam vandens kiekiui, kyla pavojus, kad suspenduota kristalinė D-gliukozė pavirs lipnia mase, o tai vėliau sukels blogą apdorojimą ir per didelę polimerizaciją. Efektyvus maišymas ir homogenizavimas skatina smulkų kristalinės D-gliukozės pasiskirstymą ir reaktyvumą reakcijos mišinyje.

Renkantis sintezės metodą ir jo sudėtingesnius variantus, reikia atsižvelgti tiek į techninius, tiek į ekonominius veiksnius. Homogeniniai transglikozidavimo procesai, pagrįsti D-gliukozės sirupais, atrodo ypač palankūs nepertraukiamai gamybai dideliu mastu. Jie leidžia nuolat sutaupyti žaliavos D-gliukozės kristalizacijos lėšų pridėtinės vertės grandinėje, o tai daugiau nei kompensuoja didesnes vienkartines investicijas į transglikozidavimo etapą ir butanolio regeneravimą. N-butanolio naudojimas neturi jokių kitų trūkumų, nes jį galima beveik visiškai perdirbti, todėl likutinė koncentracija regeneruotuose galutiniuose produktuose yra tik kelios milijoninės dalys, o tai galima laikyti nereikšminga. Tiesioginis Fišerio glikozidavimas pagal suspensijos procesą arba gliukozės tiekimo techniką atsisako transglikozidavimo etapo ir butanolio regeneravimo. Jis taip pat gali būti atliekamas nepertraukiamai ir reikalauja šiek tiek mažesnių kapitalo sąnaudų.

Tikimasi, kad būsimas iškastinių ir atsinaujinančių žaliavų prieinamumas ir kainos, taip pat tolesnė techninė pažanga alkilpoligliukozidų gamybos ir naudojimo srityje turės lemiamos įtakos pastarųjų rinkos apimties ir gamybos pajėgumų plėtrai. Jau egzistuojantys perspektyvūs techniniai sprendimai alkilpoligliukozidų gamybai ir naudojimui gali suteikti gyvybiškai svarbų konkurencinį pranašumą paviršinio aktyvumo medžiagų rinkoje įmonėms, kurios sukūrė arba jau taiko tokius procesus. Tai ypač pasakytina apie dideles žalios naftos ir mažas grūdų kainas. Kadangi fiksuotos gamybos sąnaudos neabejotinai yra įprasto lygio biriems pramoniniams paviršinio aktyvumo medžiagoms, net ir nedidelis vietinių žaliavų kainos sumažėjimas gali paskatinti paviršinio aktyvumo medžiagų prekių pakeitimą ir aiškiai paskatinti naujų alkilpoligliukozidų gamybos įrenginių steigimą.