આલ્કિલ ગ્લુકોસાઇડ્સ બનાવવા માટેની પદ્ધતિઓ

ફિશર ગ્લાયકોસિડેશન એ રાસાયણિક સંશ્લેષણની એકમાત્ર પદ્ધતિ છે જેણે આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે આજના આર્થિક અને તકનીકી રીતે સંપૂર્ણ ઉકેલોના વિકાસને સક્ષમ બનાવ્યું છે. 20,000 ટન/વર્ષથી વધુ ક્ષમતાવાળા ઉત્પાદન પ્લાન્ટ પહેલાથી જ સાકાર થઈ ચૂક્યા છે અને નવીનીકરણીય કાચા માલ પર આધારિત સપાટી-સક્રિય એજન્ટો સાથે સર્ફેક્ટન્ટ્સ ઉદ્યોગની ઉત્પાદન શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે. ડી-ગ્લુકોઝ અને રેખીય C8-C16 ફેટી આલ્કોહોલ પસંદગીના ફીડસ્ટોક્સ સાબિત થયા છે. આ ઉત્પાદોને એસિડ ઉત્પ્રેરકોની હાજરીમાં બ્યુટાઇલ પોલીગ્લુકોસાઇડ દ્વારા સીધા ફિશર ગ્લાયકોસાઇડેશન અથવા બે-પગલાં ટ્રાન્સગ્લાયકોસાઇડેશન દ્વારા સપાટી-સક્રિય આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે, જેમાં પાણી ઉપ-ઉત્પાદન તરીકે હોય છે. પ્રતિક્રિયા સંતુલનને ઇચ્છિત ઉત્પાદનો તરફ ખસેડવા માટે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી પાણીને નિસ્યંદિત કરવું પડે છે. ગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં અસંગતતા ટાળવી જોઈએ, કારણ કે તે કહેવાતા પોલીગ્લુકોસાઇડ્સના વધુ પડતા નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે, જે અત્યંત અનિચ્છનીય છે. તેથી ઘણી તકનીકી વ્યૂહરચનાઓ n-ગ્લુકોઝ અને આલ્કોહોલના એકરૂપીકરણ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે ધ્રુવીયતામાં તફાવતને કારણે નબળી રીતે મિશ્રિત થાય છે. પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ ફેટી આલ્કોહોલ અને n-ગ્લુકોઝ વચ્ચે અને n-ગ્લુકોઝ એકમો વચ્ચે રચાય છે. પરિણામે, આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સ લાંબા-સાંકળ આલ્કિલ અવશેષ પર વિવિધ સંખ્યામાં ગ્લુકોઝ એકમો સાથે અપૂર્ણાંકના મિશ્રણ તરીકે રચાય છે. આ દરેક અપૂર્ણાંક, બદલામાં, ઘણા આઇસોમેરિક ઘટકોથી બનેલો છે, કારણ કે ફિશર ગ્લાયકોસાઇડેશન દરમિયાન n-ગ્લુકોઝ એકમો રાસાયણિક સંતુલનમાં વિવિધ એનોમેરિક સ્વરૂપો અને રિંગ સ્વરૂપો ધારણ કરે છે અને D-ગ્લુકોઝ એકમો વચ્ચે ગ્લાયકોસિડિક જોડાણો અનેક શક્ય બંધન સ્થિતિમાં થાય છે. D-ગ્લુકોઝ એકમોનો એનોમર ગુણોત્તર આશરે α/β＝ 2: 1 છે અને ફિશર સંશ્લેષણની વર્ણવેલ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેને પ્રભાવિત કરવું મુશ્કેલ લાગે છે. થર્મોડાયનેમિકલી નિયંત્રિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ઉત્પાદન મિશ્રણમાં સમાવિષ્ટ n-ગ્લુકોઝ એકમો મુખ્યત્વે પાયરાનોસાઇડ્સના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. પ્રતિ આલ્કિલ અવશેષ n-ગ્લુકોઝ એકમોની સરેરાશ સંખ્યા, જેને પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી કહેવામાં આવે છે, તે ઉત્પાદન દરમિયાન ઉત્પાદિત પદાર્થોના મોલર રેશિયો પર આધારિત છે. તેમના ઉચ્ચારણ સર્ફેક્ટન્ટ ગુણોત્તરને કારણે, 1 અને 3 ની વચ્ચે પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી ધરાવતા આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સને ખાસ પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે, જેના માટે પ્રક્રિયામાં n-ગ્લુકોઝના પ્રતિ મોલ આશરે 3-10 મોલ ફેટી આલ્કોહોલનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે.

વધારાનું ફેટી આલ્કોહોલ વધતાં પોલિમરાઇઝેશનનું પ્રમાણ ઘટે છે. વધારાના ફેટી આલ્કોહોલને ફિલ્મ બાષ્પીભવન કરનારાઓ દ્વારા બહુ-પગલાંની વેક્યુમ નિસ્યંદન પ્રક્રિયા દ્વારા અલગ અને પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે, જેથી થર્મલ તણાવ ઓછામાં ઓછો રાખી શકાય. બાષ્પીભવનનું તાપમાન એટલું ઊંચું હોવું જોઈએ અને ગરમ ક્ષેત્રમાં સંપર્ક સમય એટલો લાંબો હોવો જોઈએ કે વધારાના ફેટી આલ્કોહોલનું પૂરતું નિસ્યંદન અને આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડનો પ્રવાહ કોઈપણ નોંધપાત્ર વિઘટન પ્રતિક્રિયા વિના ઓગળે. બાષ્પીભવનના પગલાંઓની શ્રેણીનો ઉપયોગ ફાયદાકારક રીતે પહેલા ઓછા ઉકળતા અપૂર્ણાંક, પછી ફેટી આલ્કોહોલની મુખ્ય માત્રા અને અંતે બાકીના ફેટી આલ્કોહોલને અલગ કરવા માટે કરી શકાય છે, જ્યાં સુધી આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય અવશેષ તરીકે ઓગળે નહીં.

ફેટી આલ્કોહોલના સંશ્લેષણ અને બાષ્પીભવન માટે સૌથી હળવી પરિસ્થિતિઓમાં પણ, અનિચ્છનીય ભૂરા રંગનો રંગ બદલાશે, અને ઉત્પાદનને શુદ્ધ કરવા માટે બ્લીચિંગ પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડશે. બ્લીચિંગની એક પદ્ધતિ જે યોગ્ય સાબિત થઈ છે તે છે મેગ્નેશિયમ આયનોની હાજરીમાં આલ્કલાઇન માધ્યમમાં આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડના જલીય ફોર્મ્યુલેશનમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ જેવા ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ ઉમેરવા.

સંશ્લેષણ, પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ અને રિફાઇનિંગ પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા બહુવિધ અભ્યાસો અને પ્રકારો ખાતરી આપે છે કે આજે પણ, ચોક્કસ ઉત્પાદન ગ્રેડ મેળવવા માટે વ્યાપકપણે લાગુ પડતો "ટર્નકી" ઉકેલ નથી. તેનાથી વિપરીત, પ્રક્રિયાના તમામ પગલાં ઘડવાની જરૂર છે. ડોંગફુ સોલ્યુશન ડિઝાઇન અને તકનીકી ઉકેલો માટે કેટલાક સૂચનો પ્રદાન કરે છે, અને પ્રતિક્રિયા, વિભાજન અને રિફાઇનિંગ પ્રક્રિયા માટે રાસાયણિક અને ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ સમજાવે છે.

ત્રણેય મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ - સજાતીય ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન, સ્લરી પ્રક્રિયા અને ગ્લુકોઝ ફીડ તકનીક - ઔદ્યોગિક પરિસ્થિતિઓમાં વાપરી શકાય છે. ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન દરમિયાન, ઇન્ટરમીડિયેટ બ્યુટાઇલ પોલીગ્લુકોસાઇડની સાંદ્રતા, જે ડી-ગ્લુકોઝ અને બ્યુટેનોલના ઉત્સર્જન માટે દ્રાવ્ય તરીકે કાર્ય કરે છે, તેને પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં લગભગ 15% થી વધુ રાખવી જોઈએ જેથી અસંગતતાઓ ટાળી શકાય. આ જ હેતુ માટે, આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સના સીધા ફિશર સંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં પાણીની સાંદ્રતા લગભગ 1% કરતા ઓછી રાખવી જોઈએ. વધુ પાણીની સામગ્રી પર સસ્પેન્ડેડ સ્ફટિકીય ડી-ગ્લુકોઝને ચીકણા સમૂહમાં ફેરવવાનું જોખમ રહેલું છે, જે પછીથી ખરાબ પ્રક્રિયા અને અતિશય પોલિમરાઇઝેશનમાં પરિણમશે. અસરકારક હલાવટ અને એકરૂપીકરણ પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં સ્ફટિકીય ડી-ગ્લુકોઝના બારીક વિતરણ અને પ્રતિક્રિયાશીલતાને પ્રોત્સાહન આપે છે.

સંશ્લેષણની પદ્ધતિ અને તેના વધુ સુસંસ્કૃત પ્રકારો પસંદ કરતી વખતે ટેકનિકલ અને આર્થિક બંને પરિબળો ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ. ડી-ગ્લુકોઝ સિરપ પર આધારિત સજાતીય ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયાઓ ખાસ કરીને મોટા પાયે સતત ઉત્પાદન માટે અનુકૂળ દેખાય છે. તેઓ મૂલ્યવર્ધિત સાંકળમાં કાચા માલ ડી-ગ્લુકોઝના સ્ફટિકીકરણ પર કાયમી બચત કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન પગલા અને બ્યુટેનોલની પુનઃપ્રાપ્તિમાં ઉચ્ચ એક-વખતના રોકાણ માટે વળતર આપે છે. n-બ્યુટેનોલનો ઉપયોગ અન્ય કોઈ ગેરફાયદા રજૂ કરતો નથી, કારણ કે તેને લગભગ સંપૂર્ણપણે રિસાયકલ કરી શકાય છે જેથી પુનઃપ્રાપ્ત અંતિમ ઉત્પાદનોમાં અવશેષ સાંદ્રતા પ્રતિ મિલિયન માત્ર થોડા ભાગો હોય, જેને બિન-નિર્ણાયક ગણી શકાય. સ્લરી પ્રક્રિયા અથવા ગ્લુકોઝ ફીડ તકનીક અનુસાર ડાયરેક્ટ ફિશર ગ્લાયકોસિડેશન ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન પગલા અને બ્યુટેનોલની પુનઃપ્રાપ્તિથી મુક્ત થાય છે. તે સતત પણ કરી શકાય છે અને તેમાં થોડો ઓછો મૂડી ખર્ચ જરૂરી છે.

ભવિષ્યમાં, અશ્મિભૂત અને નવીનીકરણીય કાચા માલનો પુરવઠો અને કિંમત, તેમજ આલ્કિલ પોલિસેકરાઇડ્સના ઉત્પાદનમાં વધુ તકનીકી પ્રગતિ, બજાર ક્ષમતા અને વિકાસ અને ઉપયોગની ઉત્પાદન ક્ષમતા પર નિર્ણાયક અસર કરશે. બેઝ પોલિસેકરાઇડ પાસે પહેલાથી જ તેના પોતાના તકનીકી ઉકેલો છે જે સપાટી સારવાર બજારમાં મહત્વપૂર્ણ સ્પર્ધાત્મક ફાયદા પ્રદાન કરી શકે છે જે કંપનીઓ માટે આવી પ્રક્રિયાઓ વિકસાવે છે અથવા અપનાવી છે. આ ખાસ કરીને ત્યારે સાચું છે જ્યારે કિંમતો ઊંચી અને નીચી હોય છે. ઉત્પાદન એજન્ટનો ઉત્પાદન ખર્ચ સામાન્ય સ્તરે વધી ગયો છે, ભલે સ્થાનિક કાચા માલના ભાવમાં થોડો ઘટાડો થાય, તે સર્ફેક્ટન્ટ્સના વિકલ્પોને ઠીક કરી શકે છે અને નવા આલ્કિલ પોલિસેકરાઇડ ઉત્પાદન પ્લાન્ટની સ્થાપનાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.