Transglükosidatsiooniprotsessid, kasutades toorainena D-glükoosi.

Fischeri glükosiidimine on ainus keemilise sünteesi meetod, mis on võimaldanud välja töötada tänapäeva majanduslikult ja tehniliselt täiustatud lahendused alküülpolüglükosiidide suuremahuliseks tootmiseks. Tootmistehased võimsusega üle 20 000 t/aastas on juba realiseeritud ja laiendavad pindaktiivsete ainete tööstuse tootevalikut taastuval toorainel põhinevate pindaktiivsete ainetega. Eelistatud lähteaineteks on osutunud D-glükoos ja lineaarsed C8-C16 rasvalkoholid. Neid aineid saab muundada pindaktiivseteks alküülpolüglükosiidideks otsese Fischeri glükosüülimise või butüülpolüglükosiidi kaheetapiliste transglükosiidide abil happekatalüsaatori juuresolekul, mille kõrvalsaaduseks on vesi. Reaktsiooni tasakaalu nihutamiseks soovitud produkti poole tuleb reaktsioonisegust vett destilleerida. Glükosüülimise protsessis tuleks vältida reaktsioonisegu ebahomogeensust, kuna see võib põhjustada nn polüdekstroosi liigset moodustumist, mis on väga ebasoovitav. Seetõttu keskenduvad paljud tehnilised strateegiad homogeensetele 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-glükoosiühikute endi vahel. Alküülpolüglükosiidid moodustuvad seetõttu fraktsioonide segudena, mille pika ahela alküüljäägi juures on erinev arv glükoosiühikuid. Kõik need fraktsioonid koosnevad omakorda mitmest isomeersest koostisosast, kuna n-glükoosiühikud omandavad Fischeri glükosiidimise ajal keemilises tasakaalus erinevad anomeersed vormid ja tsüklivormid ning glükosiidsidemed D-glükoosiühikute vahel esinevad mitmes võimalikus sidumispositsioonis. . D-glükoosiühikute anomeeride suhe on ligikaudu α/β＝ 2:1 ja seda on kirjeldatud Fischeri sünteesi tingimustes raske mõjutada. Termodünaamiliselt kontrollitud tingimustes esinevad tootesegus sisalduvad n-glükoosiühikud valdavalt püranosiidide kujul. Keskmine normaalsete glükoosiühikute arv alküüljäägi kohta, nn polümerisatsiooniaste, on põhimõtteliselt tootmisprotsessi käigus tekkivate ainete molaarsuhte funktsioon. Märkimisväärsete pindaktiivsete omaduste tõttu on eriti eelistatud alküülpolüglükosiidid, mille polümerisatsiooniaste on vahemikus 1 kuni 3, mistõttu tuleb selle meetodi puhul ühe mooli normaalse glükoosi kohta kasutada umbes 3-10 mooli rasvalkohole.

Polümerisatsiooniaste väheneb rasvalkoholi suureneva liia korral. Üleliigne rasvalkohol eraldatakse ja taastatakse mitmeastmelise vaakumdestilleerimise teel langeva kile aurustitega, mis võimaldavad hoida termilise pinge minimaalsena. Aurustumistemperatuur peaks olema täpselt piisavalt kõrge ja kokkupuuteaeg kuumas tsoonis piisavalt pikk, et tagada rasvalkoholi liia piisav destilleerimine ja alküülpolüglükosiidi sulatise voolamine ilma märkimisväärsete lagunemisreaktsioonideta. Soodsalt saab kasutada mitmeid aurustamisetappe, et eraldada kõigepealt madala keemistemperatuuriga fraktsioonid, seejärel põhikogus rasvalkoholi ja lõpuks ülejäänud rasvalkohol, kuni alküülpolüglükosiid sulab vees lahustuvate jääkidena.

Isegi kui rasvalkoholi süntees ja aurustamine toimub kõige õrnemates tingimustes, ilmneb soovimatu pruuni värvimuutus, mis nõuab toodete täiustamiseks pleegitusprotsesse. Üks sobivaks osutunud pleegitamismeetod on oksüdantide, nagu vesinikperoksiid, lisamine alküülpolüglükosiidide vesipreparaatidele leeliselises keskkonnas magneesiumiioonide juuresolekul.

Sünteesil, töötlemisel ja rafineerimisel kasutatud mitmesugused uuringud ja variandid näitavad, et isegi tänapäeval ei ole üldiselt rakendatavaid „võtmed kätte“ lahendusi konkreetsete tooteklasside saamiseks. Vastupidi, kõik protsessietapid tuleb läbi töötada, vastastikku kohandada ja optimeerida. Selles peatükis on esitatud soovitusi ja kirjeldatud mõningaid praktilisi viise tehniliste lahenduste väljatöötamiseks, samuti on esitatud standardsed keemilised ja füüsikalised tingimused reaktsioonide läbiviimiseks, eraldamiseks ja rafineerimiseks.

Tööstuslikes tingimustes saab kasutada kõiki kolme peamist protsessi – homogeenset transglükosideerimist, lobriprotsessi ja glükoosi etteande tehnikat. Transglükosideerimise ajal tuleb vaheühendi butüülpolüglükosiidi, mis toimib D-glükoosi ja butanooli lahustajana, kontsentratsioon reaktsioonisegus hoida üle 15%, et vältida ebahomogeensust. Samal eesmärgil tuleb alküülpolüglükosiidide otseseks Fischeri sünteesiks kasutatavas reaktsioonisegus vee kontsentratsioon hoida alla umbes 1%. Suurema veesisalduse korral on oht, et suspendeeritud kristalliline D-glükoos muutub kleepuvaks massiks, mille tulemuseks on halb töötlemine ja liigne polümerisatsioon. Tõhus segamine ja homogeniseerimine soodustavad kristalse D-glükoosi peenjaotumist ja reaktsioonivõimet reaktsioonisegus.

Sünteesimeetodi ja selle keerukamate variantide valikul tuleb arvestada nii tehnilisi kui ka majanduslikke tegureid. D-glükoosisiirupitel põhinevad homogeensed transglükosideerimisprotsessid tunduvad eriti soodsad pidevaks suuremahuliseks tootmiseks. Need võimaldavad püsivalt säästa tooraine D-glükoosi kristalliseerumist lisandväärtusahelas, mis enam kui kompenseerib suuremad ühekordsed investeeringud transglükosideerimisetappi ja butanooli taaskasutamist. N-butanooli kasutamisel ei ole muid puudusi, kuna seda saab peaaegu täielikult ringlusse võtta, nii et jääkkontsentratsioonid regenereeritud lõpptoodetes on vaid mõned miljondikosa, mida võib pidada mittekriitiliseks. Fischeri otsene glükosiidimine vastavalt lobriprotsessile või glükoosi etteande tehnikale jätab ära transglükosideerimise etapi ja butanooli regenereerimise. Seda saab teha ka pidevalt ja see nõuab veidi väiksemaid kapitalikulutusi.

Fossiilsete ja taastuvate toorainete edaspidine kättesaadavus ja hinnad ning alküülpolüglükosiidide tootmise ja kasutamise edasised tehnilised edusammud võivad eeldatavasti mõjutada viimaste turumahu ja tootmisvõimsuste arengut. 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 toornaftahindade ja madalate teraviljahindade puhul. Kuna tööstuslike pindaktiivsete ainete puhul on fikseeritud tootmiskulud kindlasti tavapärasel tasemel, võib isegi looduslike toorainete hinna väike alanemine kutsuda esile pindaktiivsete ainete kaupade asendamise ja võib selgelt soodustada uute alküülpolüglükosiidide tootmisettevõtete paigaldamist.