સમાચાર

ફિશર સંશ્લેષણ પર આધારિત આલ્કિલ ગ્લાયકોસાઇડ ઉત્પાદન પ્લાન્ટની ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓ મોટાભાગે ઉપયોગમાં લેવાતા કાર્બોહાઇડ્રેટના પ્રકાર અને ઉપયોગમાં લેવાતા આલ્કોહોલની સાંકળ લંબાઈ પર આધાર રાખે છે. ઓક્ટેનોલ/ડેકેનોલ અને ડોડેકેનોલ/ટેટ્રાડેકેનોલ પર આધારિત પાણીમાં દ્રાવ્ય આલ્કિલ ગ્લાયકોસાઇડનું ઉત્પાદન સૌપ્રથમ રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ, જે આપેલ DP માટે, ઉપયોગમાં લેવાતા આલ્કોહોલને કારણે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે (આલ્કિલ ચિયાનમાં C અણુઓની સંખ્યા≥16) અલગથી ઉકેલવામાં આવે છે.
એસિડ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ સંશ્લેષણની સ્થિતિમાં, પોલીગ્લુકોઝ ઈથર અને રંગીન અશુદ્ધિઓ જેવા ગૌણ ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન થાય છે. પોલીગ્લુકોઝ એ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગ્લાયકોસિલ પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા રચાયેલ એક આકારહીન પદાર્થ છે. ગૌણ પ્રતિક્રિયાનો પ્રકાર અને સાંદ્રતા પ્રક્રિયા પરિમાણો પર આધાર રાખે છે, જેમ કે તાપમાન, દબાણ, પ્રતિક્રિયા સમય, ઉત્પ્રેરક, વગેરે. તાજેતરના વર્ષોમાં ઔદ્યોગિક આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સ ઉત્પાદનના વિકાસ દ્વારા ઉકેલાયેલી સમસ્યાઓમાંની એક સંશ્લેષણ સંબંધિત ગૌણ ઉત્પાદનોની રચનાને ઓછી કરવી છે.
સામાન્ય રીતે, શોર્ટ-ચેઇન આલ્કોહોલ-આધારિત (C8/10-OH) અને ઓછા DP (મોટા આલ્કોહોલ ઓવરડોઝ) આલ્કિલ ગ્લાયકોસાઇડ્સમાં ઉત્પાદન સમસ્યાઓ સૌથી ઓછી હોય છે. પ્રતિક્રિયા તબક્કામાં, વધારાના આલ્કોહોલના વધારા સાથે, ગૌણ ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન ઘટે છે. તે પાયરોલિસિસ ઉત્પાદનોની રચના દરમિયાન થર્મલ તણાવ ઘટાડે છે અને વધારાનો આલ્કોહોલ દૂર કરે છે.
ફિશર ગ્લાયકોસાઇડેશનને એક પ્રક્રિયા તરીકે વર્ણવી શકાય છે જેમાં પ્રથમ પગલામાં ગ્લુકોઝ પ્રમાણમાં ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ઓલિગોમર સંતુલન પ્રાપ્ત થાય છે. આ પગલા પછી આલ્કિલ ગ્લાયકોસાઇડ્સનું ધીમું અધોગતિ થાય છે. અધોગતિ પ્રક્રિયામાં ડીલકિલેશન અને પોલિમરાઇઝેશન જેવા પગલાં શામેલ છે, જે વધેલી સાંદ્રતા પર, ઉલટાવી શકાય તેવું થર્મોડાયનેમિકલી વધુ સ્થિર પોલીગ્લુકોઝ બનાવે છે. શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા સમય કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયા મિશ્રણને ઓવરરિએક્શન કહેવામાં આવે છે. જો પ્રતિક્રિયા અકાળે સમાપ્ત થાય છે, તો પરિણામી પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં મોટી માત્રામાં શેષ ગ્લુકોઝ હોય છે.
પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં આલ્કિલ ગ્લુકોસાઇડના સક્રિય પદાર્થોના નુકશાનનો પોલીગ્લુકોઝની રચના સાથે સારો સંબંધ છે. વધુ પડતી પ્રતિક્રિયાના કિસ્સામાં, પોલીગ્લુકોઝના અવક્ષેપ દ્વારા પ્રતિક્રિયા મિશ્રણ ધીમે ધીમે ફરીથી પોલીફેસ બની જાય છે. તેથી, પ્રતિક્રિયા સમાપ્તિના સમય દ્વારા ઉત્પાદનની ગુણવત્તા અને ઉત્પાદન ઉપજ ગંભીર રીતે પ્રભાવિત થાય છે. ઘન ગ્લુકોઝથી શરૂ કરીને, ગૌણ ઉત્પાદનોમાં આલ્કિલ ગ્લાયકોસાઇડ્સનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, જે અન્ય ધ્રુવીય ઘટકો (પોલીગ્લુકોઝ) અને બાકીના કાર્બોહાઇડ્રેટ્સને પ્રતિક્રિયાશીલ મિશ્રણમાંથી ફિલ્ટર કરવાની મંજૂરી આપે છે જે ક્યારેય સંપૂર્ણપણે પ્રતિક્રિયા આપી શક્યા નથી.
ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પ્રક્રિયામાં, ઇથેરિફિકેશન પ્રોડક્ટની સાંદ્રતા પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે (પ્રતિક્રિયા તાપમાન, સમય, ઉત્પ્રેરકનો પ્રકાર અને સાંદ્રતા વગેરે પર આધાર રાખીને).
આકૃતિ 4 ડેક્સ્ટ્રોઝ અને ફેટી આલ્કોહોલ (C12/14-OH) ની સીધી પ્રતિક્રિયાનો લાક્ષણિક માર્ગ દર્શાવે છે.
આકૃતિ 4. ગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયાનું સમૂહ સંતુલન
ફિશર ગ્લાયકેશન પ્રતિક્રિયામાં પ્રતિક્રિયા પરિમાણોનું તાપમાન અને દબાણ એકબીજા સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. ઓછી ગૌણ પેદાશો સાથે આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે, દબાણ અને તાપમાન એકબીજાને અનુરૂપ હોવા જોઈએ અને સખત રીતે નિયંત્રિત હોવા જોઈએ.
એસીટાલાઇઝેશનમાં નીચા પ્રતિક્રિયા તાપમાન (~100℃) ને કારણે ગૌણ ઉત્પાદનોમાં આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ ઓછું હોય છે. જોકે, નીચા તાપમાનના પરિણામે પ્રમાણમાં લાંબો પ્રતિક્રિયા સમય (આલ્કોહોલની સાંકળ લંબાઈ પર આધાર રાખીને) અને ઓછી ચોક્કસ રિએક્ટર કાર્યક્ષમતા થાય છે. પ્રમાણમાં ઊંચા પ્રતિક્રિયા તાપમાન (~100℃, સામાન્ય રીતે 110-120℃) કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના રંગમાં ફેરફાર લાવી શકે છે. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી ઓછા ઉકળતા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો (સીધા સંશ્લેષણમાં પાણી, ટ્રાન્સએસેટલાઇઝેશન પ્રક્રિયામાં ટૂંકા-સાંકળ આલ્કોહોલ) દૂર કરીને, એસીટાલાઇઝેશન સંતુલન ઉત્પાદન બાજુ તરફ ખસેડવામાં આવે છે. જો પ્રતિ એકમ સમય પ્રમાણમાં મોટી માત્રામાં પાણી ઉત્પન્ન થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા તાપમાન દ્વારા, તો પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી આ પાણીને અસરકારક રીતે દૂર કરવા માટે જોગવાઈ કરવી પડે છે. આ પાણીની હાજરીમાં થતી ગૌણ પ્રતિક્રિયાઓ (ખાસ કરીને પોલિડેક્સ્ટ્રોઝની રચના) ને ઘટાડે છે. પ્રતિક્રિયા તબક્કાની બાષ્પીભવન કાર્યક્ષમતા માત્ર દબાણ પર જ નહીં, પણ બાષ્પીભવન ક્ષેત્ર વગેરે પર પણ આધાર રાખે છે. ટ્રાન્સએસેટલાઇઝેશન અને ડાયરેક્ટ સિન્થેસિસ વેરિઅન્ટ્સમાં લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયા દબાણ 20 અને 100mbar ની વચ્ચે હોય છે.
ગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયામાં પસંદગીયુક્ત ઉત્પ્રેરકોનો વિકાસ એ બીજો મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે, આમ, ઉદાહરણ તરીકે, પોલીગ્લુકોઝ રચના અને ઇથેરિફિકેશનને અટકાવે છે. જેમ પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે, ફિશર સંશ્લેષણમાં એસીટલ અથવા રિવર્સ એસીટલ એસિડ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે. સિદ્ધાંતમાં, પૂરતી શક્તિ ધરાવતો કોઈપણ એસિડ આ હેતુ માટે યોગ્ય છે, જેમ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડ, પી-ટોલ્યુએન અને આલ્કિલ બેન્ઝેનેસલ્ફોનિક એસિડ અને સલ્ફોનિક સક્સીનિક એસિડ. પ્રતિક્રિયા દર એસિડિટી અને આલ્કોહોલમાં એસિડની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. ગૌણ પ્રતિક્રિયાઓ જે એસિડ દ્વારા પણ ઉત્પ્રેરિત થઈ શકે છે (દા.ત., પોલીગ્લુકોઝ રચના) મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના ધ્રુવીય તબક્કા (ટ્રેસ વોટર) માં થાય છે, અને હાઇડ્રોફોબિક એસિડ (દા.ત., આલ્કિલ બેન્ઝેનેસલ્ફોનિક એસિડ) ના ઉપયોગ દ્વારા ઘટાડી શકાય તેવી આલ્કિલ સાંકળો મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના ઓછા ધ્રુવીય તબક્કામાં ઓગળી જાય છે.
પ્રતિક્રિયા પછી, એસિડ ઉત્પ્રેરકને યોગ્ય આધાર, જેમ કે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડથી તટસ્થ કરવામાં આવે છે. તટસ્થ પ્રતિક્રિયા મિશ્રણ એ આછા પીળા રંગનું દ્રાવણ છે જેમાં 50 થી 80 ટકા ફેટી આલ્કોહોલ હોય છે. કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને ફેટી આલ્કોહોલના મોલર રેશિયોને કારણે ઉચ્ચ ફેટી આલ્કોહોલનું પ્રમાણ હોય છે. આ ગુણોત્તર ઔદ્યોગિક આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ માટે ચોક્કસ DP મેળવવા માટે ગોઠવવામાં આવે છે, અને સામાન્ય રીતે 1:2 અને 1:6 ની વચ્ચે હોય છે.
વધારાનો ફેટી આલ્કોહોલ વેક્યુમ ડિસ્ટિલેશન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. મહત્વપૂર્ણ સીમા શરતોમાં શામેલ છે:
- ઉત્પાદનમાં શેષ ફેટી આલ્કોહોલનું પ્રમાણ હોવું જોઈએ<1% કારણ કે અન્ય
દ્રાવ્યતા અને ગંધ પર પ્રતિકૂળ અસર પડે છે.
- અનિચ્છનીય પાયરોલિસિસ ઉત્પાદનો અથવા રંગ બદલતા ઘટકોની રચનાને ઘટાડવા માટે, આલ્કોહોલની સાંકળ લંબાઈના આધારે લક્ષ્ય ઉત્પાદનનો થર્મલ તણાવ અને રહેઠાણ સમય શક્ય તેટલો ઓછો રાખવો જોઈએ.
- કોઈ પણ મોનોગ્લાયકોસાઇડ નિસ્યંદનમાં પ્રવેશવું જોઈએ નહીં કારણ કે નિસ્યંદન પ્રક્રિયામાં શુદ્ધ ફેટી આલ્કોહોલ તરીકે પુનઃસાયકલ થાય છે.
ડોડેકેનોલ/ટેટ્રાડેકેનોલના કિસ્સામાં, આ જરૂરિયાતોનો ઉપયોગ વધારાના ફેટી આલ્કોહોલને દૂર કરવા માટે થાય છે, જે મલ્ટીસ્ટેજ ડિટિલેશન દ્વારા મોટાભાગે સંતોષકારક હોય છે. એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે જેમ જેમ ફેટી આલ્કોહોલનું પ્રમાણ ઘટે છે, તેમ તેમ સ્નિગ્ધતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. આ દેખીતી રીતે અંતિમ નિસ્યંદન તબક્કામાં ગરમી અને સમૂહ સ્થાનાંતરણને અવરોધે છે.
તેથી, પાતળા અથવા ટૂંકા અંતરના બાષ્પીભવકોને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે. આ બાષ્પીભવકોમાં, યાંત્રિક રીતે ગતિશીલ ફિલ્મ બાષ્પીભવન કાર્યક્ષમતા કરતાં વધુ અને ઉત્પાદન નિવાસ સમય ઓછો, તેમજ સારો શૂન્યાવકાશ પ્રદાન કરે છે. નિસ્યંદન પછી અંતિમ ઉત્પાદન લગભગ શુદ્ધ આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ છે, જે 70℃ થી 150℃ ના ગલનબિંદુ સાથે ઘન તરીકે સંચિત થાય છે. આલ્કિલ સંશ્લેષણના મુખ્ય પ્રક્રિયા પગલાં આકૃતિ 5 તરીકે સારાંશ આપવામાં આવ્યા છે.
આકૃતિ 5. વિવિધ કાર્બોહાઇડ્રેટ સ્ત્રોતો પર આધારિત આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સના ઉત્પાદન માટે સરળ પ્રવાહ આકૃતિ
વપરાયેલી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના આધારે, આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડના ઉત્પાદનમાં એક કે બે આલ્કોહોલ ચક્ર પ્રવાહો એકઠા થાય છે; વધારાનું ફેટી આલ્કોહોલ, જ્યારે શોર્ટ-ચેઇન આલ્કોહોલ લગભગ સંપૂર્ણપણે પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. આ આલ્કોહોલનો ઉપયોગ અનુગામી પ્રતિક્રિયાઓમાં ફરીથી થઈ શકે છે. શુદ્ધિકરણની જરૂરિયાત અથવા શુદ્ધિકરણના પગલાં કેટલી વાર હાથ ધરવા પડે છે તે આલ્કોહોલમાં સંચિત અશુદ્ધિઓ પર આધાર રાખે છે. આ મોટે ભાગે અગાઉના પ્રક્રિયાના પગલાંઓની ગુણવત્તા પર આધારિત છે (ઉદાહરણ તરીકે પ્રતિક્રિયા, આલ્કોહોલ દૂર કરવું).
ફેટી આલ્કોહોલ દૂર કર્યા પછી, આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ સક્રિય પદાર્થ સીધા પાણીમાં ઓગળી જાય છે જેથી 50 થી 70% સુધીની અત્યંત ચીકણી આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ પેસ્ટ બને છે. અનુગામી રિફાઇનિંગ પગલાંમાં, આ પેસ્ટને કામગીરી સંબંધિત જરૂરિયાતો અનુસાર સંતોષકારક ગુણવત્તાના ઉત્પાદનમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. આ રિફાઇનિંગ પગલાંમાં ઉત્પાદનનું બ્લીચિંગ, ઉત્પાદન લાક્ષણિકતાઓનું સમાયોજન, જેમ કે Ph મૂલ્ય અને સક્રિય પદાર્થ સામગ્રી, અને માઇક્રોબાયલ સ્થિરીકરણનો સમાવેશ થઈ શકે છે. પેટન્ટ સાહિત્યમાં, રિડક્ટિવ અને ઓક્સિડેટીવ બ્લીચિંગ અને રિડક્ટિવ સ્ટેબિલાઇઝેશનની બે-તબક્કાની પ્રક્રિયાઓના ઘણા ઉદાહરણો છે. રંગ જેવી ચોક્કસ ગુણવત્તા સુવિધાઓ મેળવવા માટે આ પ્રક્રિયાના પગલાંમાં સામેલ પ્રયાસ અને તેથી ખર્ચ, કામગીરીની જરૂરિયાતો, પ્રારંભિક સામગ્રી, જરૂરી DP અને પ્રક્રિયાના પગલાંની ગુણવત્તા પર આધારિત છે.
આકૃતિ 6 સીધી સંશ્લેષણ દ્વારા લાંબા-સાંકળવાળા આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ (C12/14 APG) માટે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે)
આકૃતિ 6. C12 14 APG માટે લાક્ષણિક ઔદ્યોગિક-સ્તરની ગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયા


પોસ્ટ સમય: ઓક્ટોબર-૧૩-૨૦૨૦