Os requisitos de deseño dunha planta de produción de glicósidos de alquilo baseada na síntese de Fisher dependen en gran medida do tipo de carbohidrato empregado e da lonxitude da cadea do alcohol empregado. Introduciuse por primeira vez a produción de glicósidos de alquilo solubles en auga baseados en octanol/decanol e dodecanol/tetradecanol. Os poliglicósidos de alquilo que, para un determinado DP, son insolubles en auga debido ao alcohol empregado (número de átomos de C no alcohol alquilo ≥ 16) trátanse por separado.
Na condición de síntese de poliglicósidos de alquilo catalizada por ácido, xéranse produtos secundarios como éter de poliglicosa e impurezas coloreadas. A poliglicosa é unha substancia amorfa formada por polimerización de glicosilos durante o proceso de síntese. O tipo e a concentración da reacción secundaria dependen dos parámetros do proceso, como a temperatura, a presión, o tempo de reacción, o catalizador, etc. Un dos problemas resoltos polo desenvolvemento da produción industrial de poliglicósidos de alquilo nos últimos anos é minimizar a formación de produtos secundarios relacionados coa síntese.
En xeral, os glicósidos alquílicos de cadea curta (C8/10-OH) e con baixo DP (gran sobredose de alcohol) son os que presentan menos problemas de produción. Na fase de reacción, co aumento do exceso de alcohol, a produción de produtos secundarios diminúe. Isto reduce a tensión térmica e elimina o exceso de alcohol durante a formación de produtos de pirólise.
A glicosilación de Fisher pódese describir como un proceso no que a glicosa reacciona relativamente rápido no primeiro paso e se consegue o equilibrio oligómero. Este paso é seguido dunha degradación lenta dos glicósidos de alquilo. O proceso de degradación implica pasos como a desalquilación e a polimerización, que, a concentracións aumentadas, forman irreversiblemente unha poliglicosa termodinamicamente máis estable. A mestura de reacción que supera o tempo de reacción óptimo denomínase sobrerreacción. Se a reacción se termina prematuramente, a mestura de reacción resultante contén grandes cantidades de glicosa residual.
A perda de substancias activas de alquilglicósido na mestura de reacción ten unha boa relación coa formación de poliglicosa. No caso dunha reacción excesiva, a mestura de reacción volve gradualmente a ser polifásica mediante a precipitación de poliglicosa. Polo tanto, a calidade do produto e o rendemento do produto vense seriamente afectados polo momento de finalización da reacción. Comezando coa glicosa sólida, os alquilglicósidos nos produtos secundarios teñen un contido máis baixo, o que permite que os outros compoñentes polares (poliglicosa) e os carbohidratos restantes se filtren da mestura reactiva que nunca reaccionou completamente.
No proceso optimizado, a concentración do produto de eterificación é relativamente baixa (dependendo da temperatura de reacción, o tempo, o tipo de catalizador e a concentración, etc.).
A figura 4 mostra o curso típico dunha reacción directa entre a dextrosa e o alcohol graxo (C12/14-OH).

Os parámetros de temperatura e presión da reacción están estreitamente relacionados entre si na reacción de glicación de Fischer. Para producir poliglicósidos de alquilo con baixo contido en produtos secundarios, a presión e a temperatura deben adaptarse entre si e controlarse estritamente.
Os poliglicósidos alquilicos teñen un baixo contido en produtos secundarios debido ás baixas temperaturas de reacción (<100 ℃) na acetalización. Non obstante, as baixas temperaturas resultan en tempos de reacción relativamente longos (dependendo da lonxitude da cadea do alcohol) e baixas eficiencias específicas do reactor. As temperaturas de reacción relativamente altas (>100 ℃, normalmente 110-120 ℃) poden provocar cambios na cor dos carbohidratos. Ao eliminar os produtos de reacción de baixo punto de ebulición (auga na síntese directa, alcohois de cadea curta no proceso de transacetalización) da mestura de reacción, o equilibrio de acetalización desprázase cara ao lado do produto. Se se produce unha cantidade relativamente grande de auga por unidade de tempo, por exemplo por altas temperaturas de reacción, débese tomar medidas para a eliminación eficaz desta auga da mestura de reacción. Isto minimiza as reaccións secundarias (particularmente a formación de polidextrosa) que teñen lugar en presenza de auga. A eficiencia de evaporación dunha etapa de reacción depende non só da presión, senón tamén da área de evaporación, etc. As presións de reacción típicas nas variantes de transacetalización e síntese directa están entre 20 e 100 mbar.
Outro factor importante de optimización é o desenvolvemento de catalizadores selectivos no proceso de glicosilación, inhibindo así, por exemplo, a formación de poliglicosa e a eterificación. Como xa se mencionou, o acetal ou acetal inverso na síntese de Fischer é catalizado por ácidos. En principio, calquera ácido de forza suficiente é axeitado para este propósito, como o ácido sulfúrico, o ácido p-tolueno e alquilbencenosulfónico e o ácido sulfónico succínico. A velocidade de reacción depende da acidez e da concentración do ácido no alcohol. As reaccións secundarias que tamén poden ser catalizadas por ácidos (por exemplo, a formación de poliglicosa) ocorren principalmente na fase polar (auga residual) da mestura de reacción, e as cadeas alquilo que poden reducirse mediante o uso de ácidos hidrofóbicos (por exemplo, ácido alquilbencenosulfónico) disólvense principalmente na fase menos polar da mestura de reacción.
Despois da reacción, o catalizador ácido neutralízase cunha base axeitada, como hidróxido de sodio e óxido de magnesio. A mestura de reacción neutralizada é unha solución amarela pálida que contén entre un 50 e un 80 por cento de alcohois graxos. O alto contido de alcohois graxos débese á proporción molar de carbohidratos e alcohois graxos. Esta proporción axústase para obter un DP específico para os alquilpoliglicósidos industriais e adoita estar entre 1:2 e 1:6.
O exceso de alcohol graxo elimínase por destilación ao baleiro. Entre as condicións límite importantes inclúense:
– O contido residual de alcohol graxo no produto debe ser<1 % porque outros
A solubilidade e o cheiro sabios vense afectados negativamente.
- Para minimizar a formación de produtos de pirólise non desexados ou compoñentes que decoloran, a tensión térmica e o tempo de residencia do produto obxectivo deben manterse o máis baixos posible en función da lonxitude da cadea do alcohol.
- Non debe entrar ningún monoglicósido no destilado porque este se recicla na reacción como alcohol graxo puro.
No caso do dodecanol/tetradecanol, estes requisitos utilízanse para a eliminación do exceso de alcohois graxos, que son amplamente satisfactorios mediante a destilación en varias etapas. É importante ter en conta que a medida que o contido de alcohois graxos diminúe, a viscosidade aumenta significativamente. Isto obviamente prexudica a transferencia de calor e masa na fase final de destilación.
Polo tanto, prefírense os evaporadores de curto alcance ou delgados. Nestes evaporadores, a película en movemento mecanico proporciona unha eficiencia superior á de evaporación e un tempo de residencia do produto máis curto, así como un bo baleiro. O produto final despois da destilación é un poliglicósido de alquilo case puro, que se acumula como un sólido cun punto de fusión de 70 ℃ a 150 ℃. Os principais pasos do proceso de síntese de alquilo resúmense na Figura 5.

Dependendo do proceso de fabricación empregado, acumúlanse un ou dous fluxos do ciclo do alcohol na produción de alquilpoliglicósido; alcohois graxos en exceso, mentres que os alcohois de cadea curta pódense recuperar case por completo. Estes alcohois pódense reutilizar en reaccións posteriores. A necesidade de purificación ou a frecuencia coa que se deben levar a cabo os pasos de purificación depende das impurezas acumuladas no alcohol. Isto depende en gran medida da calidade dos pasos do proceso precedentes (por exemplo, a reacción, a eliminación do alcohol).
Despois de eliminar o alcohol graxo, a substancia activa de alquilpoliglicósido disólvese directamente en auga, de xeito que se forma unha pasta de alquilpoliglicósido altamente viscosa cun 50 a 70 %. Nos pasos de refinado posteriores, esta pasta elabórase ata obter un produto de calidade satisfactoria de acordo cos requisitos relacionados co rendemento. Estes pasos de refinado poden comprender o branqueo do produto, o axuste das características do produto, como o valor de pH e o contido de substancia activa, e a estabilización microbiana. Na literatura de patentes, hai moitos exemplos de branqueo redutivo e oxidativo e procesos en dúas etapas de branqueo oxidativo e estabilización redutiva. O esforzo e, polo tanto, o custo implicado nestes pasos do proceso para obter certas características de calidade, como a cor, dependen dos requisitos de rendemento, dos materiais de partida, do DP requirido e da calidade dos pasos do proceso.
A figura 6 ilustra un proceso de produción industrial de poliglicósidos de alquilo de cadea longa (C12/14 APG) mediante síntese directa.