Fisher-synteesiin perustuvan alkyyliglykosidien tuotantolaitoksen suunnitteluvaatimukset riippuvat suurelta osin käytetyn hiilihydraatin tyypistä ja käytetyn alkoholin ketjun pituudesta. Ensimmäisenä otettiin käyttöön oktanoli/dekanoli- ja dodekanoli/tetradekanolipohjaisten vesiliukoisten alkyyliglykosidien tuotanto. . Alkyylipolyglykosidit, jotka tietyllä DP:llä ovat veteen liukenemattomia käytetyn alkoholin vuoksi (C-atomien lukumäärä alkyylichianissa ≥ 16), käsitellään erikseen.
Hapon katalysoiman alkyylipolyglukosidisynteesin olosuhteissa syntyy toissijaisia ​​tuotteita, kuten polyglukoosieetteriä ja värillisiä epäpuhtauksia. Polyglukoosi on amorfinen aine, joka muodostuu glykosyylipolymeroinnissa synteesiprosessin aikana. Toissijaisen reaktion tyyppi ja pitoisuus riippuvat prosessiparametreista. , kuten lämpötila, paine, reaktioaika, katalyytti jne. Yksi teollisen alkyylipolyglykosidien tuotannon kehityksen ongelmista viime vuosina on minimoida synteesiin liittyvien toissijaisten tuotteiden muodostuminen.
Yleisesti ottaen lyhytketjuisilla alkoholipohjaisilla (C8/10-OH) ja matalan DP:n (suuren alkoholin yliannostuksen) alkyyliglykosideilla on vähiten tuotantoongelmia. Reaktiovaiheessa ylimääräisen alkoholin lisääntyessä toissijaisten tuotteiden tuotanto vähenee. Se vähentää lämpörasitusta ja poistaa ylimääräisen alkoholin pyrolyysituotteiden muodostumisen aikana.
Fisher-glykosidaatiota voidaan kuvata prosessiksi, jossa glukoosi reagoi suhteellisen nopeasti ensimmäisessä vaiheessa ja saavutetaan oligomeeritasapaino. Tätä vaihetta seuraa alkyyliglykosidien hidas hajoaminen. Hajoamisprosessiin sisältyy vaiheita, kuten dealkylointi ja polymerointi, jotka kohonneet pitoisuudet muodostaa palautumattomasti termodynaamisesti stabiilimman polyglukoosin. Optimaalisen reaktioajan ylittävää reaktioseosta kutsutaan ylireaktioksi. Jos reaktio lopetetaan ennenaikaisesti, tuloksena oleva reaktioseos sisältää suuria määriä jäännösglukoosia.
Alkyyliglukosidin vaikuttavien aineiden häviämisellä reaktioseoksessa on hyvä suhde polyglukoosin muodostumiseen. Liiallisen reaktion tapauksessa reaktioseos muuttuu vähitellen uudelleen monifaasiseksi polyglukoosin saostumisen myötä. Sen vuoksi reaktion päättymisaika vaikuttaa vakavasti tuotteen laatuun ja tuotteen saantoon. Kiinteästä glukoosista alkaen sekundäärituotteissa olevat alkyyliglykosidit ovat pienempi pitoisuus, jolloin muut polaariset komponentit (polyglukoosi) ja jäljellä olevat hiilihydraatit voidaan suodattaa pois reaktiivisesta seoksesta, joka ei ole koskaan täysin reagoinut.
Optimoidussa prosessissa eetteröintituotteen pitoisuus on suhteellisen alhainen (riippuen reaktiolämpötilasta, ajasta, katalyytin tyypistä ja pitoisuudesta jne.).
Kuvassa 4 on esitetty dekstroosin ja rasva-alkoholin (C12/14-OH) suoran reaktion tyypillinen kulku.

Reaktioparametrien lämpötila ja paine liittyvät läheisesti toisiinsa fischer-glykaatioreaktiossa. Alkyylipolyglykosidien valmistamiseksi alhaisilla sekundaarisilla tuotteilla on paine ja lämpötila sovitettava toisiinsa ja niitä on valvottava tarkasti.
Alkyylipolyglykosidit, joissa on vähän sekundaarisia tuotteita, jotka johtuvat alhaisista reaktiolämpötiloista (＜100 ℃) asetalisaatiossa. Alhaiset lämpötilat johtavat kuitenkin suhteellisen pitkiin reaktioaikoihin (riippuen alkoholin ketjun pituudesta) ja alhaiseen reaktorin ominaishyötysuhteeseen. Suhteellisen korkeat reaktiolämpötilat (＞100 ℃, tyypillisesti 110-120 ℃) ​​voivat johtaa hiilihydraattien värin muutoksiin. Poistamalla reaktioseoksesta alempana kiehuvat reaktiotuotteet (vesi suorassa synteesissä, lyhytketjuiset alkoholit transasetalointiprosessissa) asetalisointitasapaino siirtyy tuotteen puolelle. Jos aikayksikköä kohden syntyy suhteellisen suuri määrä vettä, esimerkiksi korkeiden reaktiolämpötilojen vuoksi, on huolehdittava tämän veden tehokkaasta poistamisesta reaktioseoksesta. Tämä minimoi toissijaiset reaktiot (erityisesti polydekstroosin muodostuminen), jotka tapahtuvat veden läsnä ollessa. Reaktiovaiheen haihdutustehokkuus ei riipu pelkästään paineesta, vaan myös haihdutusalueesta jne. Tyypilliset reaktiopaineet transasetalointi- ja suorasynteesivarianteissa ovat välillä 20-100 mbar.
Toinen tärkeä optimointitekijä on selektiivisten katalyyttien kehittäminen glykosidaatioprosessissa, mikä estää esimerkiksi polyglukoosin muodostumista ja eetteröimistä. Kuten jo mainittiin, Fischer-synteesissä asetaali tai käänteisasetaali katalysoidaan hapoilla. Periaatteessa mikä tahansa riittävän vahva happo sopii tähän tarkoitukseen, kuten rikkihappo, p-tolueeni ja alkyylibentseenisulfonihappo ja sulfonimeripihkahappo. Reaktionopeus riippuu happamuudesta ja hapon pitoisuudesta alkoholissa. Toissijaisia ​​reaktioita, joita myös hapot voivat katalysoida ( esim. polyglukoosin muodostuminen) esiintyy ensisijaisesti reaktioseoksen polaarisessa faasissa (hivenvesi), ja alkyyliketjut, jotka voidaan pelkistää käyttämällä hydrofobisia happoja (esim. alkyylibentseenisulfonihappo), liukenevat ensisijaisesti reaktioseoksen vähemmän polaariseen faasiin. reaktioseos.
Reaktion jälkeen happokatalyytti neutraloidaan sopivalla emäksellä, kuten natriumhydroksidilla ja magnesiumoksidilla. Neutraloitu reaktioseos on vaaleankeltainen liuos, joka sisältää 50-80 prosenttia rasva-alkoholeja. Korkea rasvaalkoholipitoisuus johtuu hiilihydraattien ja rasva-alkoholien moolisuhteesta. Tämä suhde säädetään spesifisen DP:n saamiseksi teollisille alkyylipolyglykosideille, ja se on tavallisesti välillä 1:2 - 1:6.
Ylimääräinen rasva-alkoholi poistetaan tyhjötislauksella. Tärkeitä rajaehtoja ovat:
– Tuotteen rasva-alkoholin jäännöspitoisuuden tulee olla<1 %, koska muut
liukoisuus ja haju vaikuttavat haitallisesti.
- Ei-toivottujen pyrolyysituotteiden tai värjäytyvien komponenttien muodostumisen minimoimiseksi kohdetuotteen lämpöjännitys ja viipymäaika on pidettävä mahdollisimman alhaisina alkoholin ketjun pituudesta riippuen.
- Monoglykosidia ei saa päästä tisleeseen, koska tisle kierrätetään reaktiossa puhtaana rasva-alkoholina.
Dodekanolin/tetradekanolin tapauksessa näitä vaatimuksia käytetään ylimääräisten rasva-alkoholien poistamiseen, jotka ovat suurelta osin tyydyttäviä monivaiheisen tislauksen avulla. On tärkeää huomata, että kun rasva-alkoholien pitoisuus pienenee, viskositeetti kasvaa merkittävästi. Tämä selvästi heikentää lämmön ja massan siirtoa viimeisessä tislausvaiheessa.
Siksi ohuet tai lyhyen kantaman höyrystimet ovat edullisia. Näissä höyrystimissä mekaanisesti liikkuva kalvo tarjoaa haihdutustehoa korkeamman ja lyhyemmän tuotteen viipymäajan sekä hyvän tyhjön. Lopputuote tislauksen jälkeen on lähes puhdasta alkyylipolyglykosidia, joka kerääntyy kiinteänä aineena ja jonka sulamispiste on 70–150 ℃. Alkyylisynteesin pääprosessivaiheet on esitetty kuvassa 5.

Käytetystä valmistusprosessista riippuen alkyylipolyglykosidin tuotannossa kertyy yksi tai kaksi alkoholisyklivirtausta; ylimääräiset rasva-alkoholit, kun taas lyhytketjuiset alkoholit voidaan ottaa talteen lähes kokonaan. Näitä alkoholeja voidaan käyttää uudelleen myöhemmissä reaktioissa. Puhdistuksen tarve tai taajuus, jolla puhdistusvaiheet on suoritettava, riippuu alkoholiin kertyneistä epäpuhtauksista. Tämä riippuu suurelta osin edeltävien prosessivaiheiden laadusta (esimerkiksi reaktio, alkoholin poisto).
Rasva-alkoholin poistamisen jälkeen alkyylipolyglykosidiaktiivinen aine liuotetaan suoraan veteen niin, että muodostuu erittäin viskoosi 50-70 % alkyylipolyglykosiditahna. Myöhemmissä jalostusvaiheissa tämä tahna työstetään laadukkaaksi tyydyttäväksi tuotteeksi suorituskykyyn liittyvien vaatimusten mukaisesti. Nämä jalostusvaiheet voivat sisältää tuotteen valkaisun, tuotteen ominaisuuksien, kuten pH-arvon ja vaikuttavan aineen pitoisuuden, säätämisen ja mikrobistabiloinnin. Patenttikirjallisuudessa on monia esimerkkejä pelkistävästä ja oksidatiivisesta valkaisusta ja kaksivaiheisista oksidatiivisen valkaisun ja pelkistävän stabiloinnin prosesseista. Näihin prosessivaiheisiin liittyvät ponnistelut ja siten kustannukset tiettyjen laatuominaisuuksien, kuten värin, saamiseksi riippuvat suorituskykyvaatimuksista, lähtöaineista, vaaditusta DP:stä ja prosessivaiheiden laadusta.
Kuva 6 havainnollistaa pitkäketjuisten alkyylipolyglykosidien (C12/14 APG) teollista tuotantoprosessia suoran synteesin avulla.