अल्काइल ग्लुकोसाइड उत्पादन गर्ने तरिकाहरू

फिशर ग्लाइकोसिडेशन रासायनिक संश्लेषणको एक मात्र विधि हो जसले अल्काइल पोलिग्लुकोसाइडहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि आजको आर्थिक र प्राविधिक रूपमा सिद्ध समाधानहरूको विकासलाई सक्षम बनाएको छ। २०,००० टन/वर्ष भन्दा बढी क्षमता भएका उत्पादन प्लान्टहरू पहिले नै साकार भइसकेका छन् र नवीकरणीय कच्चा पदार्थहरूमा आधारित सतह-सक्रिय एजेन्टहरू सहित सर्फ्याक्टेन्ट उद्योगको उत्पादन दायरा विस्तार गर्छन्। D-ग्लुकोज र रेखीय C8-C16 फ्याटी अल्कोहलहरू मनपर्ने फिडस्टकहरू साबित भएका छन्। यी उत्पादहरूलाई एसिड उत्प्रेरकहरूको उपस्थितिमा ब्यूटाइल पोलिग्लुकोसाइड मार्फत प्रत्यक्ष फिशर ग्लाइकोसिडेशन वा दुई-चरण ट्रान्सग्लाइकोसिडेशनको माध्यमबाट सतह-सक्रिय अल्काइल पोलिग्लुकोसाइडहरूमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, जसमा पानी उप-उत्पादनको रूपमा हुन्छ। प्रतिक्रिया सन्तुलनलाई इच्छित उत्पादनहरूतर्फ सार्नको लागि प्रतिक्रिया मिश्रणबाट पानी आसवन गर्नुपर्छ। ग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियाको क्रममा, प्रतिक्रिया मिश्रणमा असंगतताहरूबाट बच्नुपर्छ, किनकि तिनीहरूले तथाकथित पोलिग्लुकोसाइडहरूको अत्यधिक गठन निम्त्याउँछन्, जुन अत्यधिक अवांछनीय छन्। त्यसैले धेरै प्राविधिक रणनीतिहरू n-ग्लुकोज र अल्कोहलहरूलाई एकरूप बनाउनमा केन्द्रित छन्, जुन ध्रुवतामा भिन्नताको कारणले गर्दा राम्ररी मिसिन सकिँदैन। प्रतिक्रियाको क्रममा, ग्लाइकोसिडिक बन्धनहरू फ्याटी अल्कोहल र n-ग्लुकोज बीच र n-ग्लुकोज इकाइहरू बीच दुवै बन्छन्। फलस्वरूप, अल्काइल पोलिग्लुकोजसाइडहरू लामो-श्रृंखला अल्काइल अवशेषमा विभिन्न संख्यामा ग्लुकोज एकाइहरू भएका अंशहरूको मिश्रणको रूपमा बन्छन्। यी प्रत्येक अंश, बारीमा, धेरै आइसोमेरिक घटकहरू मिलेर बनेको हुन्छ, किनकि फिशर ग्लाइकोसिडेशनको समयमा n-ग्लुकोज एकाइहरूले रासायनिक सन्तुलनमा फरक एनोमेरिक रूपहरू र रिंग रूपहरू ग्रहण गर्छन् र D-ग्लुकोज एकाइहरू बीचको ग्लाइकोसिडिक लिंकेजहरू धेरै सम्भावित बन्धन स्थितिहरूमा हुन्छन्। D-ग्लुकोज एकाइहरूको एनोमर अनुपात लगभग α/β＝ 2: 1 छ र फिशर संश्लेषणको वर्णन गरिएको अवस्थाहरूमा प्रभाव पार्न गाह्रो देखिन्छ। थर्मोडायनामिक रूपमा नियन्त्रित अवस्थाहरूमा, उत्पादन मिश्रणमा समावेश n-ग्लुकोज एकाइहरू मुख्यतया पाइरानोसाइडहरूको रूपमा अवस्थित हुन्छन्। प्रति अल्काइल अवशेषको n-ग्लुकोज एकाइहरूको औसत संख्या, पोलिमराइजेसनको तथाकथित डिग्री, अनिवार्य रूपमा निर्माणको क्रममा उत्पादहरूको मोलर अनुपातको कार्य हो। तिनीहरूको स्पष्ट सर्फ्याक्टेन्ट गुण[1] सम्बन्धको कारण, १ र ३ बीचको पोलिमराइजेसनको डिग्री भएका अल्काइल पोलिग्लुकोसाइडहरूलाई विशेष प्राथमिकता दिइन्छ, जसको लागि प्रक्रियामा प्रति एन-ग्लुकोजको मोल लगभग ३-१० मोल फ्याटी अल्कोहल प्रयोग गर्नुपर्छ।

अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहल बढ्दै जाँदा पोलिमराइजेसनको डिग्री घट्छ। अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहलहरू झर्ने फिल्म बाष्पीकरणकर्ताहरू सहित बहु-चरण भ्याकुम आसवन प्रक्रियाद्वारा अलग र पुन: प्राप्त गरिन्छ, ताकि थर्मल तनावलाई न्यूनतममा राख्न सकियोस्। वाष्पीकरण तापक्रम पर्याप्त उच्च हुनुपर्छ र तातो क्षेत्रमा सम्पर्क समय पर्याप्त लामो हुनुपर्छ ताकि कुनै पनि महत्त्वपूर्ण विघटन प्रतिक्रिया बिना अतिरिक्त फ्याटी अल्कोहल र अल्काइल पोलिग्लुकोसाइड पग्लने पर्याप्त आसवन सुनिश्चित गर्न सकियोस्। वाष्पीकरण चरणहरूको श्रृंखलालाई पहिले कम उम्लने अंश, त्यसपछि फ्याटी अल्कोहलको मुख्य मात्रा, र अन्तमा बाँकी फ्याटी अल्कोहललाई अलग गर्न लाभदायक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जबसम्म अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड पानीमा घुलनशील अवशेषको रूपमा पग्लिँदैन।

फ्याटी अल्कोहलको संश्लेषण र वाष्पीकरणको लागि सबैभन्दा हल्का परिस्थितिहरूमा पनि, अवांछनीय खैरो रंग परिवर्तन हुनेछ, र उत्पादनलाई परिष्कृत गर्न ब्लीचिंग प्रक्रियाहरू आवश्यक पर्दछ। उपयुक्त साबित भएको ब्लीचिंगको एउटा विधि भनेको म्याग्नेसियम आयनहरूको उपस्थितिमा क्षारीय माध्यममा अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडको जलीय सूत्रीकरणमा हाइड्रोजन पेरोक्साइड जस्ता अक्सिडाइजिंग एजेन्ट थप्नु हो।

संश्लेषण, पोस्ट-प्रशोधन र परिष्करण प्रक्रियामा प्रयोग गरिएका बहु अध्ययन र भिन्नताहरूले ग्यारेन्टी दिन्छ कि आज पनि, विशिष्ट उत्पादन ग्रेड प्राप्त गर्न व्यापक रूपमा लागू हुने "टर्नकी" समाधान छैन। यसको विपरीत, सबै प्रक्रिया चरणहरू तयार गर्न आवश्यक छ। डोङफुले समाधान डिजाइन र प्राविधिक समाधानहरूको लागि केही सुझावहरू प्रदान गर्दछ, र प्रतिक्रिया, पृथकीकरण र परिष्करण प्रक्रियाको लागि रासायनिक र भौतिक अवस्थाहरू व्याख्या गर्दछ।

तीनवटै मुख्य प्रक्रियाहरू - समरूप ट्रान्सग्लाइकोसिडेशन, स्लरी प्रक्रिया, र ग्लुकोज फिड प्रविधि - औद्योगिक अवस्थाहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। ट्रान्सग्लाइकोसिडेशनको समयमा, इन्डक्ट्स डी-ग्लुकोज र ब्युटानोलको लागि घुलनशीलको रूपमा काम गर्ने मध्यवर्ती ब्यूटाइल पोलिग्लुकोसाइडको सांद्रता प्रतिक्रिया मिश्रणमा लगभग १५% भन्दा बढी राख्नुपर्छ ताकि असंगतताहरूबाट बच्न सकियोस्। सोही उद्देश्यका लागि, अल्काइल पोलिग्लुकोसाइडहरूको प्रत्यक्ष फिशर संश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको प्रतिक्रिया मिश्रणमा पानीको सांद्रता लगभग १% भन्दा कम राख्नुपर्छ। उच्च पानीको मात्रामा निलम्बित क्रिस्टलीय डी-ग्लुकोजलाई टाँसिने द्रव्यमानमा परिणत गर्ने जोखिम हुन्छ, जसले पछि खराब प्रशोधन र अत्यधिक पोलिमराइजेशनको परिणाम दिन्छ। प्रभावकारी हलचल र समरूपीकरणले प्रतिक्रिया मिश्रणमा क्रिस्टलीय डी-ग्लुकोजको राम्रो वितरण र प्रतिक्रियाशीलतालाई बढावा दिन्छ।

संश्लेषण विधि र यसको थप परिष्कृत रूपहरू छनौट गर्दा प्राविधिक र आर्थिक दुवै कारकहरू विचार गर्नुपर्छ। D-ग्लुकोज सिरपमा आधारित एकरूप ट्रान्सग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियाहरू ठूलो मात्रामा निरन्तर उत्पादनको लागि विशेष रूपमा अनुकूल देखिन्छन्। तिनीहरूले मूल्य-वर्धित श्रृंखलामा कच्चा पदार्थ D-ग्लुकोजको क्रिस्टलाइजेसनमा स्थायी बचत गर्न अनुमति दिन्छन्, जसले ट्रान्सग्लाइकोसिडेशन चरण र ब्युटानोलको पुन: प्राप्तिमा उच्च एक-पटक लगानीको लागि क्षतिपूर्ति भन्दा बढी गर्दछ। n-बुटानोलको प्रयोगले अन्य कुनै बेफाइदाहरू प्रस्तुत गर्दैन, किनकि यसलाई लगभग पूर्ण रूपमा पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ ताकि पुन: प्राप्त अन्तिम उत्पादनहरूमा अवशिष्ट सांद्रता प्रति मिलियन केही भाग मात्र होस्, जुन गैर-महत्वपूर्ण मान्न सकिन्छ। स्लरी प्रक्रिया वा ग्लुकोज फिड प्रविधि अनुसार प्रत्यक्ष फिशर ग्लाइकोसिडेशनले ट्रान्सग्लाइकोसिडेशन चरण र ब्युटानोलको पुन: प्राप्तिलाई विच्छेद गर्दछ। यो निरन्तर पनि गर्न सकिन्छ र थोरै कम पूँजीगत खर्चको लागि आह्वान गर्दछ।

भविष्यमा, जीवाश्म र नवीकरणीय कच्चा पदार्थको आपूर्ति र मूल्य, साथै अल्काइल पोलिस्याकराइडको उत्पादनमा थप प्राविधिक प्रगतिले बजार क्षमता र विकास र प्रयोगको उत्पादन क्षमतामा निर्णायक प्रभाव पार्नेछ। आधार पोलिस्याकराइडसँग पहिले नै आफ्नै प्राविधिक समाधानहरू छन् जसले यस्ता प्रक्रियाहरू विकास गर्ने वा अपनाएका कम्पनीहरूको लागि सतह उपचार बजारमा महत्त्वपूर्ण प्रतिस्पर्धात्मक फाइदाहरू प्रदान गर्न सक्छ। यो विशेष गरी जब मूल्यहरू उच्च र कम हुन्छन् तब सत्य हो। उत्पादन एजेन्टको उत्पादन लागत सामान्य स्तरमा बढेको छ, स्थानीय कच्चा पदार्थको मूल्य थोरै घटे पनि, यसले सर्फ्याक्टेन्टहरूको विकल्पहरू ठीक गर्न सक्छ र नयाँ अल्काइल पोलिस्याकराइड उत्पादन प्लान्टहरूको स्थापनालाई प्रोत्साहित गर्न सक्छ।