AÐFERÐIR TIL FRAMLEIÐSLU ALKYL GLÚKÓSÍÐA

Fischer glýkósíðun er eina efnafræðilega nýmyndunaraðferðin sem hefur gert kleift að þróa efnahagslegar og tæknilega fullkomnar lausnir nútímans fyrir stórfellda framleiðslu á alkýl fjölglúkósíðum. Framleiðslustöðvar með afkastagetu yfir 20.000 t á ári hafa þegar verið að veruleika og stækka vöruúrval yfirborðsvirkra efnaiðnaðarins með yfirborðsvirkum efnum sem byggja á endurnýjanlegu hráefni. D-glúkósa og línuleg C8-C16 fitualkóhól hafa reynst ákjósanlegur hráefni. Þessum educts er hægt að breyta í yfirborðsvirk alkýl fjölglúkósíð með beinni Fischer glýkósíðun eða tveggja þrepa transglýkósíðun um bútýl fjölglúkósíð í nærveru sýruhvata, með vatni sem aukaafurð. Vatnið þarf að eima úr hvarfblöndunni til að færa hvarfjafnvægið í átt að afurðunum sem óskað er eftir. Í glýkósíðunarferlinu skal forðast ósamkvæmni í hvarfblöndunni þar sem þau leiða til óhóflegrar myndunar svokallaðra fjölglúkósíða, sem eru mjög óæskileg. Margar tæknilegar ráðleggingar einbeita sér því að einsleitni educts n-glúkósa og alkóhóla, sem eru illa blandanleg vegna mismunar þeirra á skautun. Við hvarf myndast glýkósíðtengi bæði milli fitualkóhóls og n-glúkósa og milli n-glúkósaeininga sjálfra. Alkýl fjölglúkósíð myndast þar af leiðandi sem blöndur af brotum með mismunandi fjölda glúkósaeininga í langkeðju alkýlleifunum. Hvert þessara hluta er aftur á móti gert úr nokkrum ísómerískum innihaldsefnum, þar sem n-glúkósaeiningarnar taka á sig mismunandi anómerísk form og hringform í efnajafnvægi við Fischer glýkósíðun og glýkósíðtengsl milli D-glúkósaeininga eiga sér stað í nokkrum mögulegum tengistöðum . Friðvikuhlutfall D-glúkósaeininga er um það bil α/β＝ 2: 1 og virðist erfitt að hafa áhrif á það við þær aðstæður sem lýst er í Fischer myndun. Við varmafræðilega stjórnaðar aðstæður eru n-glúkósaeiningarnar í vörublöndunni aðallega til í formi pýranósíða. Meðalfjöldi n-glúkósaeininga á hverja alkýlleif, svokallað fjölliðunarstig, er í meginatriðum fall af mólhlutfalli educts við framleiðslu. Vegna áberandi eiginleika yfirborðsvirkra [1]eiginleika þeirra er sérstakur valinn alkýl fjölglúkósíðum með fjölliðunarstig á milli 1 og 3, sem nota þarf um það bil 3-10 mól fitualkóhól fyrir hvert mól af n-glúkósa í ferlinu.

Fjölliðunarstigið minnkar eftir því sem umfram fitualkóhól eykst. Umfram fitualkóhól eru aðskilin og endurheimt með margra þrepa lofttæmiseimingarferli með fallfilmuuppgufunartækjum, þannig að hægt sé að halda hitauppstreymi í lágmarki. Uppgufunarhitastigið ætti að vera rétt nógu hátt og snertitíminn á heita svæðinu rétt nógu langur til að tryggja nægilega eimingu á umfram fitualkóhóli og flæði alkýlpólýglúkósíðbræðslunnar án marktækra niðurbrotshvarfa. Hægt er að nota röð uppgufunarþrepa til að aðskilja fyrst lágsjóðandi hlutann, síðan aðalmagnið af fitualkóhóli og að lokum fitualkóhólið sem eftir er, þar til alkýlpólýglýkósíðið bráðnar sem vatnsleysanleg leifar.

Jafnvel við mildustu aðstæður fyrir myndun og uppgufun fitualkóhóla, mun óæskileg brún litabreyting eiga sér stað og bleikiferli er nauðsynlegt til að betrumbæta vöruna. Ein aðferð við bleikingu sem hefur reynst hentug er að bæta oxunarefni, eins og vetnisperoxíði, við vatnskennda samsetningu alkýlpólýglýkósíðs í basískum miðli í viðurvist magnesíumjóna.

Margvíslegar rannsóknir og afbrigði sem notuð eru í efna-, eftirvinnslu- og hreinsunarferlinu tryggja að enn í dag er engin almennileg „turnkey“ lausn til að fá tiltekna vöruflokk. Þvert á móti þarf að móta öll ferlisþrepin. Dongfu gefur nokkrar tillögur um lausnarhönnun og tæknilausnir og útskýrir efnafræðileg og eðlisfræðileg skilyrði fyrir hvarf, aðskilnað og hreinsunarferlið.

Hægt er að nota öll þrjú aðalferlana - einsleit umglýkósíðun, slurry ferli og glúkósafóðurtækni - við iðnaðaraðstæður. Meðan á umglýkósíði stendur verður styrkur milliefnisins bútýlpólýglúkósíðs, sem virkar sem leysanlegt efni fyrir educts D-glúkósa og bútanóls, að vera yfir um það bil 15% í hvarfblöndunni til að forðast ójafnvægi. Í sama tilgangi verður að halda vatnsstyrknum í hvarfblöndunni sem notuð er við beina Fischer myndun alkýl fjölglúkósíða í minna en u.þ.b. 1%. Við hærra vatnsinnihald er hætta á að sviflausninn kristallaður D-glúkósa breytist í klístraðan massa, sem myndi í kjölfarið leiða til slæmrar vinnslu og of mikillar fjölliðunar. Árangursrík hræring og einsleitni stuðlar að fínni dreifingu og hvarfvirkni kristallaða D-glúkósa í hvarfblöndunni.

Taka þarf tillit til bæði tæknilegra og efnahagslegra þátta þegar valin er aðferð við myndun og flóknari afbrigði hennar. Einsleit umglýkósíðunarferli byggð á D-glúkósasírópum virðast sérstaklega hagstæð fyrir samfellda framleiðslu í stórum stíl. Þeir leyfa varanlegan sparnað við kristöllun á hráefninu D-glúkósa í virðisaukandi keðjunni, sem meira en bætir upp hærri einskiptisfjárfestingar í umglýkósíðunarþrepinu og endurheimt bútanóls. Notkun n-bútanóls hefur enga aðra ókosti, þar sem hægt er að endurvinna það nánast að fullu þannig að afgangsstyrkur í endurheimtum lokaafurðum er aðeins örfáir hlutar á milljón, sem getur talist ekki mikilvægt. Bein Fischer glýkósíðun samkvæmt slurry ferli eða glúkósafóðurtækni leysir umglýkósíðunarþrepið og endurheimt bútanóls. Það er einnig hægt að framkvæma stöðugt og kallar á aðeins lægri fjármagnsútgjöld.

Í framtíðinni mun framboð og verð á jarðefna- og endurnýjanlegum hráefnum, svo og frekari tækniframfarir í framleiðslu alkýlfjölsykrum, hafa afgerandi áhrif á markaðsgetu og framleiðslugetu þróunar og notkunar. Grunnfjölsykra hefur nú þegar sínar eigin tæknilausnir sem geta veitt mikilvæga samkeppnisforskot á yfirborðsmeðferðarmarkaði fyrir fyrirtæki sem þróa eða hafa tekið upp slíka ferla. Þetta á sérstaklega við þegar verð er hátt og lágt. Framleiðslukostnaður framleiðslumiðilsins hefur hækkað í venjulegt stig, jafnvel þótt verð á staðbundnu hráefni lækki lítillega, getur það fest staðgöngu yfirborðsvirkra efna og getur hvatt til uppsetningar á nýjum alkýl fjölsykrum framleiðslustöðvum.