कच्चे माल के रूप में डी-ग्लूकोज का उपयोग करके ट्रांसग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियाएं।

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 प्रत्यक्ष फिशर ग्लाइकोसिलेशन द्वारा या एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में ब्यूटाइल पॉलीग्लाइकोसाइड के दो-चरण ट्रांसग्लाइकोसाइड्स द्वारा उप-उत्पाद के रूप में पानी के साथ सतह-सक्रिय एल्काइल पॉलीग्लाइकोसाइड्स में परिवर्तित किया जा सकता है। वांछित उत्पाद की ओर प्रतिक्रिया संतुलन को स्थानांतरित करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण से पानी को आसुत किया जाना चाहिए। ग्लाइकोसिलेशन प्रक्रिया में, प्रतिक्रिया मिश्रण में असमानताओं से बचा जाना चाहिए क्योंकि वे तथाकथित पॉलीडेक्सट्रोज़ के अत्यधिक गठन का कारण बन सकते हैं, जो बेहद अवांछनीय है। इसलिए, कई तकनीकी रणनीतियाँ समरूप ईडक्ट्स एन-ग्लूकोज और अल्कोहल पर ध्यान केंद्रित करती हैं, जिन्हें उनके अलग-अलग ध्रुवों के कारण मिश्रण करना मुश्किल होता है। 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 में सामान्य ग्लूकोज इकाइयों की औसत संख्या, पोलीमराइजेशन की तथाकथित डिग्री, मूल रूप से विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान एडक्ट्स के दाढ़ अनुपात का एक कार्य है। उनके उल्लेखनीय सर्फेक्टेंट गुणों के कारण, 1 और 3 के बीच पोलीमराइजेशन की डिग्री वाले एल्काइल पॉलीग्लाइकोसाइड्स को विशेष रूप से पसंद किया जाता है, यही कारण है कि इस विधि में सामान्य ग्लूकोज के प्रति मोल लगभग 3-10 मोल फैटी अल्कोहल का उपयोग किया जाना चाहिए।

वसायुक्त अल्कोहल की अधिकता से पोलीमराइजेशन की मात्रा कम हो जाती है। फालिंग-फिल्म बाष्पीकरणकर्ताओं के साथ मल्टीस्टेप वैक्यूम आसवन प्रक्रियाओं के माध्यम से अतिरिक्त फैटी अल्कोहल को अलग और पुनर्प्राप्त किया जाता है, जिससे थर्मल तनाव को न्यूनतम रखना संभव हो जाता है। वाष्पीकरण का तापमान इतना अधिक होना चाहिए और गर्म क्षेत्र में संपर्क का समय इतना लंबा होना चाहिए कि वसायुक्त अल्कोहल की अधिकता का पर्याप्त आसवन और एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड पिघल का प्रवाह सुनिश्चित हो सके, बिना किसी महत्वपूर्ण अपघटन प्रतिक्रिया के। पहले कम-उबलते अंशों को, फिर वसायुक्त अल्कोहल की मुख्य मात्रा को, और अंत में शेष वसायुक्त अल्कोहल को तब तक अलग करने के लिए वाष्पीकरण चरणों की एक श्रृंखला को अनुकूल रूप से नियोजित किया जा सकता है जब तक कि एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड पिघलकर पानी में घुलनशील अवशेषों के रूप में प्राप्त न हो जाए।

यहां तक ​​कि जब फैटी अल्कोहल का संश्लेषण और वाष्पीकरण सबसे कोमल परिस्थितियों में किया जाता है, तब भी अवांछित भूरे रंग का मलिनकिरण होता है, जिससे उत्पादों को परिष्कृत करने के लिए ब्लीचिंग प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। एक ब्लीचिंग विधि जो उपयुक्त साबित हुई है, वह है मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति में क्षारीय माध्यम में एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड की जलीय तैयारी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीडेंट को जोड़ना।

संश्लेषण, वर्कअप और रिफाइनिंग के दौरान नियोजित विविध जांच और वेरिएंट से पता चलता है कि आज भी विशिष्ट उत्पाद ग्रेड प्राप्त करने के लिए आम तौर पर लागू "टर्नकी" समाधान नहीं हैं। इसके विपरीत, सभी प्रक्रिया चरणों पर काम करने, पारस्परिक रूप से समायोजित करने और अनुकूलित करने की आवश्यकता है। इस अध्याय में सुझाव दिए गए हैं और तकनीकी समाधान तैयार करने के कुछ व्यावहारिक तरीकों का वर्णन किया गया है, साथ ही प्रतिक्रियाओं, पृथक्करण और शोधन प्रक्रियाओं के संचालन के लिए मानक रासायनिक और भौतिक स्थितियों को बताया गया 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 उपलब्धता और कीमतों के साथ-साथ एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड के उत्पादन और अनुप्रयोग में आगे की तकनीकी प्रगति से बाद के बाजार की मात्रा और उत्पादन क्षमताओं के विकास पर निर्णायक प्रभाव पड़ने की उम्मीद की जा सकती है। एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड के उत्पादन और उपयोग के लिए पहले से मौजूद व्यवहार्य तकनीकी समाधान उन कंपनियों को सर्फेक्टेंट बाजार में एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धात्मक बढ़त दे सकते हैं जिन्होंने ऐसी प्रक्रियाएं विकसित की हैं या पहले से ही कार्यरत हैं। कच्चे तेल की ऊंची कीमतों और अनाज की कम कीमतों की स्थिति में यह विशेष रूप से सच है। चूंकि निश्चित विनिर्माण लागत निश्चित रूप से थोक औद्योगिक सर्फेक्टेंट के लिए एक प्रथागत स्तर पर है, इसलिए देशी कच्चे माल की कीमत में थोड़ी सी भी कमी से सर्फेक्टेंट वस्तुओं के प्रतिस्थापन का आग्रह किया जा सकता है और स्पष्ट रूप से एल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड के लिए नए उत्पादन संयंत्रों की स्थापना को प्रोत्साहित किया जा सकता है।