समाचार

फिशर संश्लेषणमा आधारित अल्काइल ग्लाइकोसाइड उत्पादन प्लान्टको डिजाइन आवश्यकताहरू प्रयोग गरिएको कार्बोहाइड्रेटको प्रकार र प्रयोग गरिएको अल्कोहलको चेन लम्बाइमा धेरै हदसम्म निर्भर गर्दछ। अक्टानोल/डेकानोल र डोडेकानोल/टेट्राडेकानोलमा आधारित पानीमा घुलनशील अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूको उत्पादन पहिलो पटक सुरु गरिएको थियो। दिइएको DP को लागि, प्रयोग गरिएको अल्कोहलको कारणले पानीमा अघुलनशील अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडहरू (अल्काइल चियानमा C परमाणुहरूको संख्या≥१६) लाई छुट्टै व्यवहार गरिन्छ।
एसिडद्वारा उत्प्रेरित अल्काइल पोलिग्लुकोसाइड संश्लेषणको अवस्थामा, पोलिग्लुकोज ईथर र रंगीन अशुद्धता जस्ता माध्यमिक उत्पादनहरू उत्पन्न हुन्छन्।पोलिग्लुकोज संश्लेषण प्रक्रियाको क्रममा ग्लाइकोसिल पोलिमराइजेसनद्वारा बनेको एक आकारहीन पदार्थ हो।माध्यमिक प्रतिक्रियाको प्रकार र सांद्रता तापक्रम, दबाब, प्रतिक्रिया समय, उत्प्रेरक, आदि जस्ता प्रक्रिया प्यारामिटरहरूमा निर्भर गर्दछ।हालैका वर्षहरूमा औद्योगिक अल्काइल पोलिग्लुकोसाइड उत्पादनको विकासद्वारा समाधान गरिएका समस्याहरू मध्ये एक संश्लेषणसँग सम्बन्धित माध्यमिक उत्पादनहरूको गठनलाई कम गर्नु हो।
सामान्यतया, छोटो-श्रृंखला अल्कोहल-आधारित (C8/10-OH) र कम DP (ठूलो अल्कोहल ओभरडोज) अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूमा उत्पादन समस्याहरू सबैभन्दा कम हुन्छन्। प्रतिक्रिया चरणमा, अतिरिक्त अल्कोहलको वृद्धिसँगै, माध्यमिक उत्पादनहरूको उत्पादन घट्छ। यसले थर्मल तनाव कम गर्छ र पाइरोलिसिस उत्पादनहरूको गठनको क्रममा अतिरिक्त अल्कोहल हटाउँछ।
फिशर ग्लाइकोसिडेसनलाई एउटा प्रक्रियाको रूपमा वर्णन गर्न सकिन्छ जसमा पहिलो चरणमा ग्लुकोजले अपेक्षाकृत छिटो प्रतिक्रिया दिन्छ र ओलिगोमर सन्तुलन प्राप्त हुन्छ। यो चरण पछि अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूको ढिलो क्षय हुन्छ। क्षय प्रक्रियामा डिकाइलेसन र पोलिमराइजेशन जस्ता चरणहरू समावेश हुन्छन्, जुन बढ्दो सांद्रतामा, अपरिवर्तनीय रूपमा थर्मोडायनामिकली अधिक स्थिर पोलिग्लुकोज बनाउँछ। इष्टतम प्रतिक्रिया समय भन्दा बढी प्रतिक्रिया मिश्रणलाई अति प्रतिक्रिया भनिन्छ। यदि प्रतिक्रिया समय भन्दा पहिले समाप्त भयो भने, परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया मिश्रणमा ठूलो मात्रामा अवशिष्ट ग्लुकोज हुन्छ।
प्रतिक्रिया मिश्रणमा अल्काइल ग्लुकोसाइडको सक्रिय पदार्थको क्षतिले पोलिग्लुकोजको गठनसँग राम्रो सम्बन्ध राख्छ। अत्यधिक प्रतिक्रियाको अवस्थामा, पोलिग्लुकोजको अवक्षेपण मार्फत प्रतिक्रिया मिश्रण बिस्तारै फेरि पोलिफेज बन्छ। त्यसकारण, प्रतिक्रिया समाप्तिको समयले उत्पादनको गुणस्तर र उत्पादन उपजलाई गम्भीर रूपमा असर गर्छ। ठोस ग्लुकोजबाट सुरु गर्दै, माध्यमिक उत्पादनहरूमा अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूको सामग्री कम हुन्छ, जसले गर्दा अन्य ध्रुवीय घटकहरू (पोलिग्लुकोज) र बाँकी कार्बोहाइड्रेटहरूलाई कहिल्यै पूर्ण रूपमा प्रतिक्रिया नगरेको प्रतिक्रियाशील मिश्रणबाट फिल्टर गर्न अनुमति दिन्छ।
अनुकूलित प्रक्रियामा, इथरिफिकेशन उत्पादनको सांद्रता अपेक्षाकृत कम हुन्छ (प्रतिक्रियाको तापक्रम, समय, उत्प्रेरकको प्रकार र सांद्रता, आदिमा निर्भर गर्दछ)।
चित्र ४ ले डेक्सट्रोज र फ्याटी अल्कोहल (C12/14-OH) को प्रत्यक्ष प्रतिक्रियाको विशिष्ट पाठ्यक्रम देखाउँछ।
चित्र ४. ग्लाइकोसिडेसन प्रक्रियाको द्रव्यमान सन्तुलन
फिशर ग्लाइकेसन प्रतिक्रियामा प्रतिक्रिया प्यारामिटरहरूको तापक्रम र दबाब एकअर्कासँग नजिकबाट सम्बन्धित छन्। कम माध्यमिक उत्पादनहरू सहित अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडहरू उत्पादन गर्न, दबाब र तापक्रम एकअर्कासँग अनुकूलित हुनुपर्छ र कडाईका साथ नियन्त्रण गर्नुपर्छ।
एसिटलाइजेसनमा कम प्रतिक्रिया तापमान (<१००℃) को कारणले गर्दा माध्यमिक उत्पादनहरूमा अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडहरू कम हुन्छन्। यद्यपि, कम तापक्रमले अपेक्षाकृत लामो प्रतिक्रिया समय (अल्कोहलको चेन लम्बाइमा निर्भर गर्दै) र कम विशिष्ट रिएक्टर दक्षता निम्त्याउँछ। अपेक्षाकृत उच्च प्रतिक्रिया तापमान (>१००℃, सामान्यतया ११०-१२०℃) ले कार्बोहाइड्रेटको रंगमा परिवर्तन ल्याउन सक्छ। प्रतिक्रिया मिश्रणबाट कम-उबलने प्रतिक्रिया उत्पादनहरू (प्रत्यक्ष संश्लेषणमा पानी, ट्रान्सएसिटलाइजेसन प्रक्रियामा छोटो-श्रृंखला अल्कोहलहरू) हटाएर, एसिटलाइजेसन सन्तुलन उत्पादन पक्षमा सारिन्छ। यदि प्रति एकाइ समयमा अपेक्षाकृत ठूलो मात्रामा पानी उत्पादन हुन्छ, उदाहरणका लागि उच्च प्रतिक्रिया तापमान द्वारा, प्रतिक्रिया मिश्रणबाट यो पानीलाई प्रभावकारी रूपमा हटाउनको लागि प्रावधान गर्नुपर्छ। यसले पानीको उपस्थितिमा हुने माध्यमिक प्रतिक्रियाहरू (विशेष गरी पोलिडेक्स्ट्रोजको गठन) लाई कम गर्छ। प्रतिक्रिया चरणको वाष्पीकरण दक्षता दबाबमा मात्र होइन, तर वाष्पीकरण क्षेत्र, आदिमा पनि निर्भर गर्दछ। ट्रान्सएसिटलाइजेसन र प्रत्यक्ष संश्लेषण भेरियन्टहरूमा सामान्य प्रतिक्रिया दबाब २० र १००mbar बीचमा हुन्छ।
अर्को महत्त्वपूर्ण अनुकूलन कारक भनेको ग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियामा चयनात्मक उत्प्रेरकहरूको विकास हो, जसले गर्दा, उदाहरणका लागि, पोलिग्लुकोज गठन र इथरिफिकेशनलाई रोक्छ। पहिले नै उल्लेख गरिएझैं, फिशर संश्लेषणमा एसिटल वा रिभर्स एसिटल एसिडहरूद्वारा उत्प्रेरित हुन्छ। सिद्धान्तमा, पर्याप्त शक्ति भएको कुनै पनि एसिड यस उद्देश्यको लागि उपयुक्त छ, जस्तै सल्फ्यूरिक एसिड, पी-टोल्युइन र अल्काइल बेन्जेनेसल्फोनिक एसिड र सल्फोनिक सक्सिनिक एसिड। प्रतिक्रिया दर अम्लता र अल्कोहलमा एसिडको सांद्रतामा निर्भर गर्दछ। एसिडहरूद्वारा उत्प्रेरित गर्न सकिने माध्यमिक प्रतिक्रियाहरू (जस्तै, पोलिग्लुकोज गठन) मुख्यतया प्रतिक्रिया मिश्रणको ध्रुवीय चरण (ट्रेस वाटर) मा हुन्छन्, र हाइड्रोफोबिक एसिडहरू (जस्तै, अल्काइल बेन्जेनेसल्फोनिक एसिड) को प्रयोगद्वारा कम गर्न सकिने अल्काइल चेनहरू मुख्यतया प्रतिक्रिया मिश्रणको कम ध्रुवीय चरणमा घुलनशील हुन्छन्।
प्रतिक्रिया पछि, एसिड उत्प्रेरकलाई उपयुक्त आधार, जस्तै सोडियम हाइड्रोक्साइड र म्याग्नेसियम अक्साइडले तटस्थ गरिन्छ। तटस्थ प्रतिक्रिया मिश्रण ५० देखि ८० प्रतिशत फ्याटी अल्कोहल भएको फिक्का पहेंलो घोल हो। उच्च फ्याटी अल्कोहल सामग्री कार्बोहाइड्रेट र फ्याटी अल्कोहलको मोलर अनुपातको कारणले हुन्छ। यो अनुपात औद्योगिक अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडहरूको लागि एक विशिष्ट DP प्राप्त गर्न समायोजन गरिन्छ, र सामान्यतया १:२ र १:६ को बीचमा हुन्छ।
अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहल भ्याकुम डिस्टिलेसनद्वारा हटाइन्छ। महत्त्वपूर्ण सीमा अवस्थाहरूमा समावेश छन्:
- उत्पादनमा अवशिष्ट फ्याटी अल्कोहलको मात्रा हुनुपर्छ<१% किनभने अन्य
बुद्धिमान घुलनशीलता र गन्धमा प्रतिकूल असर पर्छ।
- अवांछित पाइरोलिसिस उत्पादनहरू वा रङ्ग परिवर्तन गर्ने घटकहरूको गठनलाई कम गर्न, अल्कोहलको चेन लम्बाइमा निर्भर गर्दै लक्षित उत्पादनको थर्मल स्ट्रेसिङ र निवास समयलाई सकेसम्म कम राख्नुपर्छ।
- डिस्टिलेटमा कुनै पनि मोनोग्लाइकोसाइड प्रवेश गर्नु हुँदैन किनभने डिस्टिलेटलाई शुद्ध फ्याटी अल्कोहलको रूपमा प्रतिक्रियामा पुन: साइकल गरिन्छ।
डोडेकानोल/टेट्राडेकानोलको हकमा, यी आवश्यकताहरू अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहलहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ, जुन बहु-चरणीय डिटिलेसन मार्फत धेरै हदसम्म सन्तोषजनक हुन्छन्। यो ध्यान दिनु महत्त्वपूर्ण छ कि फ्याटी अल्कोहलहरूको सामग्री घट्दै जाँदा, चिपचिपापन उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ। यसले स्पष्ट रूपमा अन्तिम आसवन चरणमा ताप र द्रव्यमान स्थानान्तरणलाई बिगार्छ।
त्यसकारण, पातलो वा छोटो दूरीको बाष्पीकरणकर्ताहरूलाई प्राथमिकता दिइन्छ। यी बाष्पीकरणकर्ताहरूमा, मेकानिकल रूपमा चल्ने फिल्मले वाष्पीकरण दक्षता भन्दा उच्च र उत्पादन निवास समय छोटो, साथै राम्रो भ्याकुम प्रदान गर्दछ। आसवन पछिको अन्तिम उत्पादन लगभग शुद्ध अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड हो, जुन ७० ℃ देखि १५० ℃ सम्मको पग्लने बिन्दुको साथ ठोसको रूपमा जम्मा हुन्छ। अल्काइल संश्लेषणको मुख्य प्रक्रिया चरणहरू चित्र ५ को रूपमा संक्षेप गरिएको छ।
चित्र ५. विभिन्न कार्बोहाइड्रेट स्रोतहरूमा आधारित अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड उत्पादनको लागि सरलीकृत प्रवाह रेखाचित्र
प्रयोग गरिएको उत्पादन प्रक्रियामा निर्भर गर्दै, अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडको उत्पादनमा एक वा दुई अल्कोहल चक्र प्रवाहहरू जम्मा हुन्छन्; अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहलहरू, जबकि छोटो-श्रृंखला अल्कोहलहरू लगभग पूर्ण रूपमा पुन: प्राप्त गर्न सकिन्छ। यी अल्कोहलहरू पछिल्ला प्रतिक्रियाहरूमा पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ। शुद्धीकरणको आवश्यकता वा शुद्धीकरण चरणहरू कति आवृत्तिसँग पूरा गर्नुपर्छ भन्ने कुरा अल्कोहलमा जम्मा भएका अशुद्धताहरूमा निर्भर गर्दछ। यो धेरै हदसम्म अघिल्लो प्रक्रिया चरणहरूको गुणस्तरमा निर्भर गर्दछ (उदाहरणका लागि प्रतिक्रिया, अल्कोहल हटाउने)।
फ्याटी अल्कोहल हटाएपछि, अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड सक्रिय पदार्थलाई सिधै पानीमा घुलाइन्छ जसले गर्दा अत्यधिक चिपचिपा ५० देखि ७०% अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड पेस्ट बन्छ। त्यसपछिका परिष्करण चरणहरूमा, यो पेस्टलाई प्रदर्शन-सम्बन्धित आवश्यकताहरू अनुसार सन्तोषजनक गुणस्तरको उत्पादनमा परिणत गरिन्छ। यी परिष्करण चरणहरूमा उत्पादनको ब्लीचिङ, उत्पादन विशेषताहरूको समायोजन, जस्तै Ph मान र सक्रिय पदार्थ सामग्री, र माइक्रोबियल स्थिरीकरण समावेश हुन सक्छ। पेटेन्ट साहित्यमा, रिडक्टिभ र अक्सिडेटिभ ब्लीचिङ र अक्सिडेटिभ ब्लीचिङ र रिडक्टिभ स्थिरीकरणका दुई-चरण प्रक्रियाहरूका धेरै उदाहरणहरू छन्। रंग जस्ता निश्चित गुणस्तर सुविधाहरू प्राप्त गर्न यी प्रक्रिया चरणहरूमा समावेश प्रयास र त्यसैले लागत प्रदर्शन आवश्यकताहरू, सुरुवाती सामग्रीहरू, आवश्यक DP र प्रक्रिया चरणहरूको गुणस्तरमा निर्भर गर्दछ।
चित्र ६ ले प्रत्यक्ष संश्लेषण मार्फत लामो-श्रृंखला एल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड्स (C12/14 APG) को लागि औद्योगिक उत्पादन प्रक्रियालाई चित्रण गर्दछ)
चित्र ६. C12 14 APG को लागि विशिष्ट औद्योगिक-स्तरीय ग्लाइकोसिडेशन प्रक्रिया


पोस्ट समय: अक्टोबर-१३-२०२०