OS MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE ALQUIL GLUCOSIDOS

A glicosidación de Fischer é o único método de síntese química que permitiu o desenvolvemento das solucións económicas e tecnicamente perfeccionadas actuais para a produción a gran escala de alquilpoliglucósidos. Xa se realizaron plantas de produción con capacidades superiores a 20.000 t/ano e amplían a gama de produtos da industria de surfactantes con tensioactivos baseados en materias primas renovables. A D-glicosa e os alcohois graxos lineais C8-C16 demostraron ser as materias primas preferidas. Estes edutos poden converterse en alquilpoliglucósidos tensioactivos mediante a glicosidación directa de Fischer ou a transglicosidación en dous pasos mediante o butilpoliglucósido en presenza de catalizadores ácidos, coa auga como subproduto. A auga ten que ser destilada da mestura de reacción para desprazar o equilibrio da reacción cara aos produtos desexados. Durante o proceso de glicosidación, débense evitar as inhomoxeneidades na mestura de reacción, xa que conducen á formación excesiva dos chamados poliglucósidos, que son moi indesexables. Moitas estrataxemas técnicas céntranse polo tanto en homoxeneizar os edutos n-glicosa e alcohois, que son pouco miscibles debido á súa diferenza de polaridade. Durante a reacción, fórmanse enlaces glicosídicos tanto entre o alcohol graxo e a n-glicosa como entre as propias unidades de n-glicosa. Consecuentemente, os alquilpoliglucósidos fórmanse como mesturas de fraccións con diferentes números de unidades de glicosa no residuo de alquilo de cadea longa. Cada unha destas fraccións, á súa vez, está formada por varios constituíntes isoméricos, xa que as unidades de n-glicosa asumen diferentes formas anoméricas e formas de anel en equilibrio químico durante a glicosidación de Fischer e as ligazóns glicosídicas entre as unidades de D-glicosa ocorren en varias posicións de enlace posibles. . A proporción de anómeros das unidades de D-glicosa é de aproximadamente α/β＝ 2:1 e parece difícil de influír nas condicións descritas na síntese de Fischer. En condicións termodinámicamente controladas, as unidades de n-glicosa contidas na mestura de produtos existen predominantemente en forma de piranósidos. O número medio de unidades de n-glicosa por residuo de alquilo, o chamado grao de polimerización, é esencialmente unha función da relación molar dos edutos durante a fabricación. Debido ás súas pronunciadas propiedades surfactantes[1], prefiren especialmente os alquilpoliglucósidos con graos de polimerización entre 1 e 3, para os que se deben empregar aproximadamente 3-10 moles de alcohol graxo por mol de n-glicosa no proceso.

O grao de polimerización diminúe a medida que aumenta o exceso de alcohol graxo. Os alcohois graxos en exceso sepáranse e recupéranse mediante un proceso de destilación ao baleiro de varias etapas con evaporadores de película en caída, de xeito que o estrés térmico se pode manter ao mínimo. A temperatura de evaporación debe ser o suficientemente alta e o tempo de contacto na zona quente o suficiente para garantir a suficiente destilación do exceso de alcohol graxo e o fluxo do fundido de alquil poliglucósido sen ningunha reacción de descomposición significativa. Unha serie de pasos de evaporación pódense utilizar con vantaxe para separar primeiro a fracción de baixo punto de ebulición, despois a principal cantidade de alcohol graxo e, finalmente, o resto de alcohol graxo, ata que o alquil poliglicósido se derrita como un residuo soluble en auga.

Mesmo nas condicións máis suaves para a síntese e evaporación de alcohois graxos, ocorrerá unha decoloración marrón indeseable e son necesarios procesos de branqueamento para refinar o produto. Un método de branqueamento que resultou adecuado é engadir un axente oxidante, como o peróxido de hidróxeno, a unha formulación acuosa de alquil poliglicósido nun medio alcalino en presenza de ións magnesio.

Os múltiples estudos e variantes empregados no proceso de síntese, posprocesamento e refinado garanten que aínda hoxe non existe unha solución "chave en man" amplamente aplicable para obter unha calidade específica de produto. Pola contra, hai que formular todos os pasos do proceso. Dongfu ofrece algunhas suxestións para o deseño da solución e solucións técnicas, e explica as condicións químicas e físicas para o proceso de reacción, separación e refinado.

Os tres procesos principais: transglicosidación homoxénea, proceso de purín e técnica de alimentación de glicosa, pódense utilizar en condicións industriais. Durante a transglicosidación, a concentración do poliglucósido de butil intermedio, que actúa como solubilizante dos edutos D-glicosa e butanol, debe manterse nun 15% aproximadamente na mestura de reacción para evitar deshomoxeneidades. Para o mesmo fin, a concentración de auga na mestura de reacción empregada para a síntese directa de Fischer de alquilpoliglucósidos debe manterse en menos do 1 %. A maiores contidos de auga existe o risco de converter a D-glicosa cristalina en suspensión nunha masa pegajosa, o que posteriormente provocaría un mal procesamento e unha polimerización excesiva. A axitación e homoxeneización efectivas promoven a distribución fina e a reactividade da D-glicosa cristalina na mestura de reacción.

Á hora de seleccionar o método de síntese e as súas variantes máis sofisticadas hai que ter en conta tanto factores técnicos como económicos. Os procesos de transglicosidación homoxéneos baseados en xaropes de D-glicosa parecen especialmente favorables para a produción continua a gran escala. Permiten un aforro permanente na cristalización da materia prima D-glicosa na cadea de valor engadido, que compensan con creces os maiores investimentos puntuales na etapa de transglicosidación e na recuperación do butanol. O uso de n-butanol non presenta outras desvantaxes, xa que se pode reciclar case por completo, polo que as concentracións residuais nos produtos finais recuperados son só unhas poucas partes por millón, o que pode considerarse non crítico. A glicosidación directa de Fischer segundo o proceso de purín ou a técnica de alimentación de glicosa prescinde da etapa de transglicosidación e da recuperación de butanol. Tamén se pode realizar de forma continua e require un gasto de capital lixeiramente inferior.

No futuro, o abastecemento e o prezo das materias primas fósiles e renovables, así como o maior progreso tecnolóxico na produción de alquil polisacáridos, terán un impacto decisivo na capacidade do mercado e na capacidade de produción de desenvolvemento e aplicación. O polisacárido base xa conta con solucións técnicas propias que poden aportar importantes vantaxes competitivas no mercado do tratamento de superficies para as empresas que desenvolven ou adoptaron este tipo de procesos. Isto é especialmente certo cando os prezos son altos e baixos. O custo de fabricación do axente de fabricación subiu ao nivel habitual, aínda que o prezo das materias primas locais baixa lixeiramente, pode fixar os substitutos dos surfactantes e pode favorecer a instalación de novas plantas de produción de polisacáridos de alquilo.