एल्काइल ग्लूकोसाइड्स के निर्माण की विधियाँ

फिशर ग्लाइकोसिडेशन रासायनिक संश्लेषण की एकमात्र विधि है जिसने एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आज के आर्थिक और तकनीकी रूप से परिपूर्ण समाधान के विकास को सक्षम किया है। 20,000 टन/वर्ष से अधिक क्षमता वाले उत्पादन संयंत्र पहले ही साकार हो चुके हैं और नवीकरणीय कच्चे माल पर आधारित सतह-सक्रिय एजेंटों के साथ सर्फेक्टेंट उद्योग की उत्पाद श्रृंखला का विस्तार कर रहे हैं। डी-ग्लूकोज और रैखिक सी8-सी16 फैटी अल्कोहल पसंदीदा फीडस्टॉक साबित हुए हैं। इन प्रवाहों को उप-उत्पाद के रूप में पानी के साथ एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रत्यक्ष फिशर ग्लाइकोसिडेशन या ब्यूटाइल पॉलीग्लुकोसाइड के माध्यम से दो-चरण ट्रांसग्लाइकोसाइड के माध्यम से सतह-सक्रिय एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड में परिवर्तित किया जा सकता है। प्रतिक्रिया संतुलन को वांछित उत्पादों की ओर स्थानांतरित करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण से पानी को आसुत करना पड़ता है। ग्लाइकोसाइडेशन प्रक्रिया के दौरान, प्रतिक्रिया मिश्रण में असमानताओं से बचा जाना चाहिए, क्योंकि वे तथाकथित पॉलीग्लुकोसाइड्स के अत्यधिक गठन का कारण बनते हैं, जो अत्यधिक अवांछनीय हैं। इसलिए कई तकनीकी युक्तियाँ एन-ग्लूकोज और अल्कोहल के मिश्रण को समरूप बनाने पर ध्यान केंद्रित करती हैं, जो ध्रुवीयता में अंतर के कारण खराब रूप से मिश्रणीय होते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान, फैटी अल्कोहल और एन-ग्लूकोज और एन-ग्लूकोज इकाइयों के बीच ग्लाइकोसिडिक बांड बनते हैं। परिणामस्वरूप एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड लंबी-श्रृंखला वाले एल्काइल अवशेषों में ग्लूकोज इकाइयों की विभिन्न संख्या के साथ अंशों के मिश्रण के रूप में बनते हैं। इनमें से प्रत्येक अंश, बदले में, कई आइसोमेरिक घटकों से बना होता है, क्योंकि एन-ग्लूकोज इकाइयां फिशर ग्लाइकोसिडेशन के दौरान रासायनिक संतुलन में विभिन्न विसंगतिपूर्ण रूप और रिंग फॉर्म ग्रहण करती हैं और डी-ग्लूकोज इकाइयों के बीच ग्लाइकोसिडिक संबंध कई संभावित बंधन स्थितियों में होते हैं। . डी-ग्लूकोज इकाइयों का एनोमर अनुपात लगभग α/β＝ 2: 1 है और फिशर संश्लेषण की वर्णित स्थितियों के तहत इसे प्रभावित करना मुश्किल प्रतीत होता है। थर्मोडायनामिक रूप से नियंत्रित स्थितियों के तहत, उत्पाद मिश्रण में निहित एन-ग्लूकोज इकाइयाँ मुख्य रूप से पाइरानोसाइड्स के रूप में मौजूद होती हैं। प्रति एल्काइल अवशेष एन-ग्लूकोज इकाइयों की औसत संख्या, पोलीमराइजेशन की तथाकथित डिग्री, अनिवार्य रूप से निर्माण के दौरान ईडक्ट्स के दाढ़ अनुपात का एक कार्य है। उनके स्पष्ट सर्फैक्टेंट उचित [1] संबंधों के कारण, 1 और 3 के बीच पोलीमराइजेशन की डिग्री वाले एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्स को विशेष प्राथमिकता दी जाती है, जिसके लिए प्रक्रिया में एन-ग्लूकोज के प्रति मोल लगभग 3-10 मोल फैटी अल्कोहल का उपयोग किया जाना चाहिए।

जैसे-जैसे अतिरिक्त वसायुक्त अल्कोहल बढ़ता है, पोलीमराइजेशन की डिग्री कम हो जाती है। अतिरिक्त वसायुक्त अल्कोहल को गिरती फिल्म बाष्पीकरणकर्ताओं के साथ बहु-चरणीय वैक्यूम आसवन प्रक्रिया द्वारा अलग और पुनर्प्राप्त किया जाता है, ताकि थर्मल तनाव को न्यूनतम रखा जा सके। वाष्पीकरण का तापमान इतना अधिक होना चाहिए और गर्म क्षेत्र में संपर्क का समय इतना लंबा होना चाहिए कि अतिरिक्त वसायुक्त अल्कोहल का पर्याप्त आसवन सुनिश्चित हो सके और बिना किसी महत्वपूर्ण अपघटन प्रतिक्रिया के एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड पिघल का प्रवाह सुनिश्चित हो सके। वाष्पीकरण चरणों की एक श्रृंखला का उपयोग पहले कम-उबलते अंश, फिर वसायुक्त अल्कोहल की मुख्य मात्रा और अंत में शेष वसायुक्त अल्कोहल को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जब तक कि एल्काइल पॉलीग्लाइकोसाइड पानी में घुलनशील अवशेष के रूप में पिघल न जाए।

वसायुक्त अल्कोहल के संश्लेषण और वाष्पीकरण की सबसे हल्की परिस्थितियों में भी, अवांछनीय भूरे रंग का मलिनकिरण होगा, और उत्पाद को परिष्कृत करने के लिए ब्लीचिंग प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। ब्लीचिंग की एक विधि जो उपयुक्त साबित हुई है, वह है मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति में एक क्षारीय माध्यम में एल्काइल पॉलीग्लाइकोसाइड के जलीय फॉर्मूलेशन में हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीकरण एजेंट को जोड़ना।

संश्लेषण, पोस्ट-प्रोसेसिंग और रिफाइनिंग प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले कई अध्ययन और वेरिएंट यह गारंटी देते हैं कि आज भी, विशिष्ट उत्पाद ग्रेड प्राप्त करने के लिए कोई व्यापक रूप से लागू "टर्नकी" समाधान नहीं है। इसके विपरीत, सभी प्रक्रिया चरणों को तैयार करने की आवश्यकता है। डोंगफू समाधान डिजाइन और तकनीकी समाधान के लिए कुछ सुझाव प्रदान करता है, और प्रतिक्रिया, पृथक्करण और शोधन प्रक्रिया के लिए रासायनिक और भौतिक स्थितियों की व्याख्या करता है।

सभी तीन मुख्य प्रक्रियाएं - सजातीय ट्रांसग्लाइकोसिडेशन, घोल प्रक्रिया और ग्लूकोज फ़ीड तकनीक - का उपयोग औद्योगिक परिस्थितियों में किया जा सकता है। ट्रांसग्लाइकोसिडेशन के दौरान, मध्यवर्ती ब्यूटाइल पॉलीग्लुकोसाइड की सांद्रता, जो एडक्ट्स डी-ग्लूकोज और ब्यूटेनॉल के लिए घुलनशीलता के रूप में कार्य करती है, को प्रतिक्रिया मिश्रण में लगभग 15% से अधिक रखा जाना चाहिए ताकि असमानताओं से बचा जा सके। इसी उद्देश्य के लिए, एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्स के प्रत्यक्ष फिशर संश्लेषण के लिए नियोजित प्रतिक्रिया मिश्रण में पानी की सांद्रता लगभग 1% से कम रखी जानी चाहिए। उच्च जल सामग्री पर निलंबित क्रिस्टलीय डी-ग्लूकोज को चिपचिपे द्रव्यमान में बदलने का जोखिम होता है, जिसके परिणामस्वरूप बाद में खराब प्रसंस्करण और अत्यधिक पोलीमराइजेशन होता है। प्रभावी सरगर्मी और समरूपीकरण प्रतिक्रिया मिश्रण में क्रिस्टलीय डी-ग्लूकोज के ठीक वितरण और प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ावा देता है।

संश्लेषण की विधि और इसके अधिक परिष्कृत वेरिएंट का चयन करते समय तकनीकी और आर्थिक दोनों कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। डी-ग्लूकोज सिरप पर आधारित सजातीय ट्रांसग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियाएं बड़े पैमाने पर निरंतर उत्पादन के लिए विशेष रूप से अनुकूल दिखाई देती हैं। वे मूल्य-वर्धित श्रृंखला में कच्चे माल डी-ग्लूकोज के क्रिस्टलीकरण पर स्थायी बचत की अनुमति देते हैं, जो ट्रांसग्लाइकोसिडेशन चरण में उच्च एकमुश्त निवेश और ब्यूटेनॉल की वसूली के लिए क्षतिपूर्ति से अधिक है। एन-ब्यूटेनॉल के उपयोग से कोई अन्य नुकसान नहीं होता है, क्योंकि इसे लगभग पूरी तरह से पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है ताकि पुनर्प्राप्त अंतिम उत्पादों में अवशिष्ट सांद्रता केवल कुछ भाग प्रति मिलियन हो, जिसे गैर-महत्वपूर्ण माना जा सकता है। घोल प्रक्रिया या ग्लूकोज फ़ीड तकनीक के अनुसार प्रत्यक्ष फिशर ग्लाइकोसिडेशन ट्रांसग्लाइकोसिडेशन चरण और ब्यूटेनॉल की पुनर्प्राप्ति के साथ वितरण करता है। इसे लगातार भी किया जा सकता है और इसके लिए थोड़े कम पूंजीगत व्यय की आवश्यकता होती है।

भविष्य में, जीवाश्म और नवीकरणीय कच्चे माल की आपूर्ति और कीमत, साथ ही एल्काइल पॉलीसेकेराइड के उत्पादन में आगे की तकनीकी प्रगति, विकास और अनुप्रयोग की बाजार क्षमता और उत्पादन क्षमता पर निर्णायक प्रभाव डालेगी। बेस पॉलीसेकेराइड के पास पहले से ही अपने स्वयं के तकनीकी समाधान हैं जो ऐसी प्रक्रियाओं को विकसित करने या अपनाने वाली कंपनियों के लिए सतह उपचार बाजार में महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी लाभ प्रदान कर सकते हैं। यह विशेष रूप से सच है जब कीमतें ऊंची और नीची होती हैं। विनिर्माण एजेंट की विनिर्माण लागत सामान्य स्तर तक बढ़ गई है, भले ही स्थानीय कच्चे माल की कीमत थोड़ी कम हो जाए, यह सर्फेक्टेंट के विकल्प को ठीक कर सकता है और नए अल्काइल पॉलीसेकेराइड उत्पादन संयंत्रों की स्थापना को प्रोत्साहित कर सकता है।