Hönnunarkröfur fyrir alkýlglýkósíðframleiðslustöð sem byggir á Fisher-myndun eru að miklu leyti háðar tegund kolvetnis sem notað er og keðjulengd alkóhólsins sem notaður er. Framleiðsla vatnsleysanlegra alkýlglýkósíða sem byggja á oktanóli/dekanóli og dódekanóli/tetradekanóli var fyrst kynnt til sögunnar. Alkýlpólýglýkósíð, sem eru óleysanleg í vatni fyrir tiltekið DP vegna alkóhólsins sem notaður er (fjöldi C-atóma í alkýlklórótíninu ≥ 16), eru fjallað sérstaklega um.
Við sýruhvataða myndun alkýlpólýglúkósíða myndast aukaafurðir eins og pólýglúkósaeter og lituð óhreinindi. Pólýglúkósi er ókristallað efni sem myndast við glýkósýlpólýmerun meðan á myndunarferlinu stendur. Tegund og styrkur aukahvarfsins fer eftir ferlisbreytum eins og hitastigi, þrýstingi, viðbragðstíma, hvata o.s.frv. Eitt af vandamálunum sem leyst hefur verið með þróun iðnaðarframleiðslu alkýlpólýglýkósíða á undanförnum árum er að lágmarka myndun aukaafurða sem tengjast mynduninni.
Almennt séð eru stuttkeðju alkóhól-byggð (C8/10-OH) og alkýlglýkósíð með lágt DP (stórt áfengismagn) minnst vandamál við framleiðslu. Í hvarffasanum, með aukinni umframalkóhólmagni, minnkar framleiðsla aukaafurða. Það dregur úr hitaspennu og fjarlægir umframalkóhól við myndun hitasundrunarafurða.
Fisher glýkósíðeringu má lýsa sem ferli þar sem glúkósi hvarfast tiltölulega hratt í fyrsta skrefinu og jafnvægi í fjölliðum næst. Þessu skrefi fylgir hægfara niðurbrot alkýlglýkósíða. Niðurbrotsferlið felur í sér skref eins og afalkýleringu og fjölliðun, sem við aukinn styrk myndar óafturkræft varmafræðilega stöðugri fjölglúkósa. Ef hvarfblandan fer yfir kjörviðbragðstíma kallast ofviðbrögð. Ef viðbrögðunum er hætt fyrir tímann inniheldur viðbragðsblandan sem myndast mikið magn af glúkósaleifum.
Tap virkra efna alkýlglúkósíða í hvarfblöndunni tengist vel myndun pólýglúkósa. Ef hvarfið er of mikið verður hvarfblandan smám saman aftur fjölfasa vegna útfellingar pólýglúkósa. Þess vegna hefur tími viðbragðsloka alvarleg áhrif á gæði vörunnar og afköst hennar. Byrjað er með glúkósa í föstu formi, þar sem alkýlglýkósíð í aukaafurðunum eru lægri, sem gerir það að verkum að aðrir pólþættir (pólýglúkósi) og eftirstandandi kolvetni síast úr hvarfblöndunni sem hefur aldrei hvarfast að fullu.
Í fínstillta ferlinu er styrkur etermyndunarafurðarinnar tiltölulega lágur (fer eftir hvarfhita, tíma, tegund hvata og styrk o.s.frv.).
Mynd 4 sýnir dæmigerða framvindu beinnar efnahvarfs dextrósa og fitualkóhóls (C12/14-OH).
Hitastig og þrýstingur hvarfbreytanna eru nátengd hvert öðru í fischer glýkósíðviðbrögðum. Til að framleiða alkýlpólýglýkósíð með litlum aukaafurðum verður að aðlaga þrýsting og hitastig að hvort öðru og stjórna þeim nákvæmlega.
Alkýl pólýglýkósíð með lágt innihald af aukaafurðum vegna lágs hvarfhitastigs (<100℃) við asetaliseringu. Hins vegar leiðir lágt hitastig til tiltölulega langs hvarftíma (fer eftir keðjulengd alkóhólsins) og lágrar skilvirkni hvarfsins. Tiltölulega hátt hvarfhitastig (>100℃, venjulega 110-120℃) getur leitt til breytinga á lit kolvetnanna. Með því að fjarlægja lágsuðuefnin (vatn í beinni myndun, stuttkeðjualkóhól í transasetaliseringu) úr hvarfblöndunni færist asetaliseringarjafnvægið yfir á afurðarhliðina. Ef tiltölulega mikið magn af vatni myndast á tímaeiningu, til dæmis við hátt hvarfhitastig, þarf að gera ráðstafanir til að fjarlægja þetta vatn á áhrifaríkan hátt úr hvarfblöndunni. Þetta lágmarkar aukaverkanir (sérstaklega myndun pólýdextrósa) sem eiga sér stað í návist vatns. Uppgufunarhagkvæmni hvarfstigs er ekki aðeins háð þrýstingi, heldur einnig uppgufunarflatarmáli o.s.frv. Dæmigert viðbragðsþrýstingur í transasetaliseringu og beinni myndun er á milli 20 og 100 mbar.
Annar mikilvægur hagræðingarþáttur er þróun sértækra hvata í glýkósíðunarferlinu, sem hindrar til dæmis myndun pólýglúkósa og etermyndun. Eins og áður hefur komið fram er asetal eða öfugt asetal í Fischer-myndun hvatað af sýrum. Í meginatriðum hentar hvaða sýra sem er með nægilega sterka eiginleika í þessu skyni, svo sem brennisteinssýra, p-tólúen og alkýlbensensúlfónsýra og súlfónrafsýra. Viðbragðshraðinn fer eftir sýrustigi og styrk sýrunnar í alkóhólinu. Aukaviðbrögð sem einnig er hægt að hvata með sýrum (t.d. myndun pólýglúkósa) eiga sér stað aðallega í pólfasa (snefilvatni) viðbragðsblöndunnar, og alkýlkeðjur sem hægt er að minnka með notkun vatnsfælinna sýra (t.d. alkýlbensensúlfónsýra) eru aðallega leystar upp í minna pólfasa viðbragðsblöndunnar.
Eftir viðbrögðin er sýruhvatanum hlutleyst með viðeigandi basa, svo sem natríumhýdroxíði og magnesíumoxíði. Hlutleysta viðbragðsblandan er fölgul lausn sem inniheldur 50 til 80 prósent fitualkóhóla. Hátt fitualkóhólinnihald stafar af mólhlutfalli kolvetna og fitualkóhóla. Þetta hlutfall er stillt til að fá sértækt DP fyrir iðnaðaralkýlpólýglýkósíð og er venjulega á milli 1:2 og 1:6.
Umframfitualkóhól er fjarlægt með lofttæmis eimingu. Mikilvæg jaðarskilyrði eru meðal annars:
– Leifar af fitualkóhóli í vörunni verða að vera<1% vegna annarra
Leysni og lykt hafa neikvæð áhrif.
- Til að lágmarka myndun óæskilegra hitasundrunarafurða eða mislitunarefna verður að halda hitaspennu og dvalartíma markafurðarinnar eins lágum og mögulegt er, allt eftir keðjulengd alkóhólsins.
- Ekkert mónóglýkósíð ætti að komast í eimaða vökvann því hann er endurunninn í viðbrögðunum sem hreinn fitualkóhól.
Þegar kemur að dódekanóli/tetradekanóli eru þessar kröfur notaðar til að fjarlægja umfram fitualkóhól, sem að mestu leyti er fullnægjandi með fjölþrepa eimingu. Mikilvægt er að hafa í huga að þegar innihald fitualkóhóla minnkar eykst seigjan verulega. Þetta hefur augljóslega áhrif á varma- og massaflutning í lokaeimingarfasanum.
Þess vegna eru þunnar eða skammdrægar uppgufunartæki æskilegri. Í þessum uppgufunartækjum veitir vélrænt hreyfanleg filma meiri uppgufunarhagkvæmni og styttri dvalartíma vörunnar, sem og gott lofttæmi. Lokaafurðin eftir eimingu er næstum hreint alkýlpólýglýkósíð, sem safnast fyrir sem fast efni með bræðslumark á bilinu 70°C til 150°C. Helstu skref alkýlmyndunar eru tekin saman á mynd 5.
Eftir því hvaða framleiðsluferli er notað safnast upp einn eða tveir alkóhólhringrásir við framleiðslu alkýlpólýglýkósíða; umfram fitualkóhól, en stuttkeðjualkóhól er hægt að endurheimta næstum að fullu. Þessi alkóhól má endurnýta í síðari efnahvörfum. Þörfin fyrir hreinsun eða tíðni hreinsunarskrefa fer eftir óhreinindum sem safnast upp í alkóhólinum. Þetta er að miklu leyti háð gæðum fyrri ferlisskrefa (til dæmis efnahvarfi, fjarlægingu alkóhóls).
Eftir að fitualkóhólinn hefur verið fjarlægður er virka efnið alkýlpólýglýkósíð leyst beint upp í vatni þannig að mjög seigfljótandi 50 til 70% alkýlpólýglýkósíðmauk myndast. Í síðari hreinsunarskrefum er þetta mauk unnið upp í vöru með fullnægjandi gæðum í samræmi við kröfur um afköst. Þessi hreinsunarskref geta falið í sér bleikingu vörunnar, aðlögun á eiginleikum vörunnar, svo sem pH-gildi og innihaldi virks efnis, og örverufræðilega stöðugleika. Í einkaleyfafræðinni eru mörg dæmi um afoxandi og oxandi bleikingu og tveggja þrepa ferli með oxandi bleikingu og afoxandi stöðugleika. Fyrirhöfnin og þar með kostnaðurinn sem fylgir þessum ferlisskrefum til að ná ákveðnum gæðaeiginleikum, svo sem lit, fer eftir afkastakröfum, upphafsefnunum, nauðsynlegum DP og gæðum ferlisskrefanna.
Mynd 6 sýnir iðnaðarframleiðsluferli fyrir langkeðju alkýlpólýglýkósíð (C12/14 APG) með beinni myndun.
Birtingartími: 13. október 2020