Transglükosideerimisprotsessid, mille toorainena kasutatakse D-glükoosi.

Fischeri glükosideerimine on ainus keemilise sünteesi meetod, mis on võimaldanud välja töötada tänapäevaseid ökonoomseid ja tehniliselt täiustatud lahendusi alküülpolüglükosiidide suuremahuliseks tootmiseks. Juba on loodud tootmisüksused võimsusega üle 20 000 t/aastas, mis laiendavad pindaktiivsete ainete tööstuse tootevalikut taastuvatel toorainetel põhinevate pindaktiivsete ainetega. Eelistatud tooraineteks on osutunud D-glükoos ja lineaarsed C8-C16 rasvalkoholid. Neid saadusi saab muuta pindaktiivseteks alküülpolüglükosiidideks otsese Fischeri glükosüülimise või butüülpolüglükosiidi kaheastmelise transglükosiidide abil happelise katalüsaatori juuresolekul, kusjuures kõrvalproduktina on vesi. Reaktsioonisegust tuleb destilleerida vesi, et nihutada reaktsiooni tasakaalu soovitud produkti suunas. Glükosüülimisprotsessis tuleks vältida reaktsioonisegu ebaühtlust, kuna see võib põhjustada nn polüdekstroosi liigset moodustumist, mis on äärmiselt ebasoovitav. Seetõttu keskenduvad paljud tehnilised strateegiad homogeensetele eduktidele n-glükoosile ja alkoholile, mida on nende erineva polaarsuse tõttu raske seguneda. Reaktsiooni käigus tekivad glükosiidsidemed nii rasvalkoholi ja n-glükoosi vahel kui ka n-glükoosi ühikute endi vahel. Alküülpolüglükosiidid moodustavad seega segu fraktsioonidest, millel on pika ahelaga alküüljäägi juures erinev arv glükoosi ühikuid. Igaüks neist fraktsioonidest koosneb omakorda mitmest isomeersest koostisosast, kuna n-glükoosi ühikud omandavad Fischeri glükosideerimise ajal keemilises tasakaalus erinevaid anomeerseid vorme ja tsüklilisi vorme ning D-glükoosi ühikute vahelised glükosiidsidemed esinevad mitmes võimalikus sidemepositsioonis. D-glükoosi ühikute anomeeride suhe on ligikaudu α/β = 2:1 ja seda on Fischeri sünteesi kirjeldatud tingimustes raske mõjutada. Termodünaamiliselt kontrollitud tingimustes esinevad tootesegus sisalduvad n-glükoosi ühikud peamiselt püranosiidide kujul. Normaalsete glükoosiühikute keskmine arv alküüljäägi kohta, nn polümerisatsiooniaste, on põhimõtteliselt tootmisprotsessi käigus eralduvate ainete molaarsuhte funktsioon. Oma märkimisväärsete pindaktiivsete omaduste tõttu on eriti eelistatud alküülpolüglükosiidid polümerisatsiooniastmega vahemikus 1 kuni 3, mistõttu tuleb selles meetodis kasutada umbes 3–10 mooli rasvalkohole mooli normaalse glükoosi kohta.

Polümerisatsiooniaste väheneb rasvalkoholi liia suurenedes. Liigne rasvalkohol eraldatakse ja kogutakse mitmeastmelise vaakumdestillatsiooniprotsessi abil langeva kile aurustitega, mis võimaldavad hoida termilise pinge minimaalsena. Aurustumistemperatuur peaks olema piisavalt kõrge ja kokkupuuteaeg kuumas tsoonis piisavalt pikk, et tagada rasvalkoholi liia piisav destilleerimine ja alküülpolüglükosiidi sulami voolamine ilma märkimisväärsete lagunemisreaktsioonide tekkimiseta. Aurustamisetappide seeriat saab soodsalt kasutada esmalt madala keemistemperatuuriga fraktsioonide, seejärel rasvalkoholi põhiosa ja lõpuks ülejäänud rasvalkoholi eraldamiseks, kuni alküülpolüglükosiidi sulamid saadakse vees lahustuvate jääkidena.

Isegi kui rasvalkoholi süntees ja aurustamine viiakse läbi kõige õrnemates tingimustes, tekib soovimatu pruun värvimuutus, mis nõuab toodete puhastamiseks pleegitamisprotsesse. Üks sobivaks osutunud pleegitusmeetod on oksüdeerijate, näiteks vesinikperoksiidi, lisamine alküülpolüglükosiidide vesilahustele aluselises keskkonnas magneesiumioonide juuresolekul.

Sünteesi, töötlemise ja rafineerimise käigus kasutatud mitmekesised uuringud ja variandid näitavad, et isegi tänapäeval puuduvad üldiselt rakendatavad „võtmed kätte“ lahendused konkreetsete tooteklasside saamiseks. Vastupidi, kõik protsessi etapid tuleb läbi töötada, vastastikku kohandada ja optimeerida. Selles peatükis on esitatud soovitusi ja kirjeldatud mõningaid praktilisi viise tehniliste lahenduste väljatöötamiseks ning esitatud standardsed keemilised ja füüsikalised tingimused reaktsioonide, eraldus- ja rafineerimisprotsesside läbiviimiseks.

Kõiki kolme peamist protsessi – homogeenset transglükosideerimist, suspensiooniprotsessi ja glükoosi söötmise tehnikat – saab kasutada tööstuslikes tingimustes. Transglükosideerimise ajal tuleb reaktsioonisegus hoida vaheühendi butüülpolüglükosiidi, mis toimib D-glükoosi ja butanooli lahustajana, kontsentratsiooni üle umbes 15%, et vältida ebahomogeensust. Samal eesmärgil tuleb alküülpolüglükosiidide otseseks Fischeri sünteesiks kasutatava reaktsioonisegu veekontsentratsiooni hoida alla umbes 1%. Suurema veesisalduse korral on oht, et suspendeeritud kristalliline D-glükoos muutub kleepuvaks massiks, mis omakorda põhjustab halba töötlemist ja liigset polümerisatsiooni. Tõhus segamine ja homogeniseerimine soodustavad kristallilise D-glükoosi peenjaotust ja reaktsioonivõimet reaktsioonisegus.

Sünteesimeetodi ja selle keerukamate variantide valimisel tuleb arvestada nii tehniliste kui ka majanduslike teguritega. D-glükoosisiirupitel põhinevad homogeensed transglükosiidimisprotsessid tunduvad eriti soodsad pidevaks tootmiseks suuremahulises mahus. Need võimaldavad tooraine D-glükoosi kristalliseerimisel püsivat kokkuhoidu lisandväärtusahelas, mis kompenseerib enam kui transglükosiidimisetapi ja butanooli eraldamise suuremad ühekordsed investeeringud. N-butanooli kasutamisel ei ole muid puudusi, kuna seda saab peaaegu täielikult taaskasutada, nii et jääkkontsentratsioonid eraldatud lõpptoodetes on vaid mõned miljondikosad, mida võib pidada mittekriitiliseks. Otsene Fischeri glükosideerimine suspensiooniprotsessi või glükoosi etteandetehnika abil välistab transglükosiidimisetapi ja butanooli eraldamise. Seda saab teostada ka pidevalt ja see nõuab veidi väiksemaid kapitalikulusid.

Fossiilsete ja taastuvate toorainete tulevane kättesaadavus ja hinnad, samuti alküülpolüglükosiidide tootmise ja kasutamise edasine tehniline areng, võib eeldada, et neil on otsustav mõju viimaste turumahu ja tootmisvõimsuse arengule. Alküülpolüglükosiidide tootmiseks ja kasutamiseks juba olemasolevad elujõulised tehnilised lahendused võivad anda pindaktiivsete ainete turul olulise konkurentsieelise ettevõtetele, kes on selliseid protsesse välja töötanud või juba kasutavad. See kehtib eriti kõrgete toornafta ja madalate teraviljahindade korral. Kuna fikseeritud tootmiskulud on kindlasti tööstuslike pindaktiivsete ainete tavapärasel tasemel, võib isegi väike kohalike toorainete hinnalangus soodustada pindaktiivsete ainete asendamist ja selgelt soodustada uute alküülpolüglükosiidide tootmistehaste rajamist.