કાચા માલ તરીકે ડી-ગ્લુકોઝનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાન્સગ્લાયકોસિડેશન પ્રક્રિયાઓ.

ફિશર ગ્લાયકોસાઇડેશન 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 સીધા ફિશર ગ્લાયકોસાઇલેશન દ્વારા અથવા એસિડ ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં બ્યુટાઇલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સના બે-પગલાં ટ્રાન્સગ્લાયકોસાઇડ્સ દ્વારા સપાટી-સક્રિય આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે, જેમાં પાણી એક ઉપ-ઉત્પાદન તરીકે હોય છે. પ્રતિક્રિયા સંતુલનને ઇચ્છિત ઉત્પાદન તરફ ખસેડવા માટે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી પાણીનું નિસ્યંદન કરવું આવશ્યક છે. ગ્લાયકોસાઇલેશન પ્રક્રિયામાં, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં અસંગતતા ટાળવી જોઈએ કારણ કે તે કહેવાતા પોલિડેક્સ્ટ્રોઝની વધુ પડતી રચના તરફ દોરી શકે છે, જે અત્યંત અનિચ્છનીય છે. તેથી, ઘણી તકનીકી વ્યૂહરચનાઓ n-ગ્લુકોઝ અને આલ્કોહોલના સજાતીય ઉત્સર્જન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે તેમની વિવિધ ધ્રુવીયતાને કારણે મિશ્રિત કરવા મુશ્કેલ 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 સમાયેલ n-ગ્લુકોઝ એકમો મુખ્યત્વે પાયરાનોસાઇડ્સના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આલ્કિલ અવશેષ દીઠ સામાન્ય ગ્લુકોઝ એકમોની સરેરાશ સંખ્યા, જેને પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી કહેવામાં આવે છે, તે મૂળભૂત રીતે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઇડક્ટ્સના મોલર રેશિયોનું કાર્ય છે. તેમના નોંધપાત્ર સર્ફેક્ટન્ટ ગુણધર્મોને કારણે, 1 અને 3 ની વચ્ચે પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રીવાળા આલ્કિલ પોલીગ્લાયકોસાઇડ્સ ખાસ કરીને પસંદ કરવામાં આવે છે, જેના કારણે આ પદ્ધતિમાં સામાન્ય ગ્લુકોઝના મોલ દીઠ લગભગ 3-10 મોલ ફેટી આલ્કોહોલનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે.

ફેટી આલ્કોહોલના વધતા વધારા સાથે પોલિમરાઇઝેશનનું પ્રમાણ ઘટે છે. ફોલિંગ-ફિલ્મ બાષ્પીભવકો સાથે મલ્ટિસ્ટેપ વેક્યુમ ડિસ્ટિલેશન પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વધારાનું ફેટી આલ્કોહોલ અલગ કરવામાં આવે છે અને પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે, જે થર્મલ તણાવને ન્યૂનતમ રાખવાનું શક્ય બનાવે છે. બાષ્પીભવનનું તાપમાન પૂરતું ઊંચું હોવું જોઈએ અને ગરમ ક્ષેત્રમાં સંપર્ક સમય એટલો લાંબો હોવો જોઈએ કે જેથી ફેટી આલ્કોહોલના વધારાના નિસ્યંદન અને આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ પીગળવાના પ્રવાહની ખાતરી થાય, જેમાં કોઈ નોંધપાત્ર વિઘટન પ્રતિક્રિયાઓ ન થાય. બાષ્પીભવનના પગલાંઓની શ્રેણીનો ઉપયોગ પ્રથમ ઓછા ઉકળતા અપૂર્ણાંકોને અલગ કરવા માટે અનુકૂળ રીતે કરી શકાય છે, પછી ફેટી આલ્કોહોલનો મુખ્ય જથ્થો, અને અંતે બાકીના ફેટી આલ્કોહોલને જ્યાં સુધી આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ પીગળે નહીં ત્યાં સુધી પાણીમાં દ્રાવ્ય અવશેષો તરીકે પ્રાપ્ત થાય છે.

જ્યારે ફેટી આલ્કોહોલનું સંશ્લેષણ અને બાષ્પીભવન ખૂબ જ હળવા પરિસ્થિતિઓમાં કરવામાં આવે છે, ત્યારે પણ અનિચ્છનીય ભૂરા રંગનો રંગ બદલાય છે, જેના કારણે ઉત્પાદનોને શુદ્ધ કરવા માટે બ્લીચિંગ પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે. એક બ્લીચિંગ પદ્ધતિ જે યોગ્ય સાબિત થઈ છે તે છે મેગ્નેશિયમ આયનોની હાજરીમાં આલ્કલાઇન માધ્યમમાં આલ્કલાઇન પોલીગ્લુકોસાઇડ્સની જલીય તૈયારીઓમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ જેવા ઓક્સિડન્ટ્સ ઉમેરવા.

સંશ્લેષણ, કાર્ય અને શુદ્ધિકરણ દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાતી અનેકવિધ તપાસ અને વિવિધતાઓ દર્શાવે છે કે આજે પણ ચોક્કસ ઉત્પાદન ગ્રેડ મેળવવા માટે સામાન્ય રીતે લાગુ પડતા "ટર્નકી" ઉકેલો નથી. તેનાથી વિપરીત, બધા પ્રક્રિયા પગલાંઓ પર કામ કરવાની, પરસ્પર ગોઠવણ કરવાની અને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની જરૂર છે. આ પ્રકરણમાં સૂચનો આપવામાં આવ્યા છે અને તકનીકી ઉકેલો વિકસાવવા માટે કેટલીક વ્યવહારુ રીતોનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે, તેમજ પ્રતિક્રિયાઓ, વિભાજન અને શુદ્ધિકરણ પ્રક્રિયાઓ કરવા માટે પ્રમાણભૂત રાસાયણિક અને ભૌતિક પરિસ્થિતિઓનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું 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 માલની ઉપલબ્ધતા અને કિંમતો, તેમજ આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સના ઉત્પાદન અને ઉપયોગમાં વધુ તકનીકી પ્રગતિ, બાદમાંના બજાર વોલ્યુમ અને ઉત્પાદન ક્ષમતાના વિકાસ પર નિર્ણાયક પ્રભાવ પાડવાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે. આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સના ઉત્પાદન અને ઉપયોગ માટે પહેલાથી જ અસ્તિત્વમાં રહેલા વ્યવહારુ તકનીકી ઉકેલો એવી કંપનીઓને સર્ફેક્ટન્ટ્સ બજારમાં મહત્વપૂર્ણ સ્પર્ધાત્મક ધાર આપી શકે છે જેમણે આવી પ્રક્રિયાઓ વિકસાવી છે અથવા પહેલાથી જ તેનો ઉપયોગ કર્યો છે. આ ખાસ કરીને ક્રૂડ તેલના ઊંચા ભાવ અને નીચા અનાજના ભાવમાં સાચું છે. જથ્થાબંધ ઔદ્યોગિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ માટે નિશ્ચિત ઉત્પાદન ખર્ચ ચોક્કસપણે પરંપરાગત સ્તરે હોવાથી, સ્થાનિક કાચા માલના ભાવમાં થોડો ઘટાડો પણ સર્ફેક્ટન્ટ્સ કોમોડિટીઝના સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને સ્પષ્ટપણે આલ્કિલ પોલીગ્લુકોસાઇડ્સ માટે નવા ઉત્પાદન પ્લાન્ટની સ્થાપનાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.