I requisiti di progettazione di un impianto di produzione di glicosidi alchilici basato sulla sintesi Fisher dipendono in gran parte dal tipo di carboidrati utilizzati e dalla lunghezza della catena dell'alcol utilizzato. La produzione di glicosidi alchilici idrosolubili a base di ottanolo/decanolo e dodecanolo/tetradecanolo è stata introdotta per la prima volta . Gli alchilpoliglicosidi che, per un dato DP, sono insolubili in acqua a causa dell'alcool utilizzato (numero di atomi di C nell'alchilchiano≥16) vengono trattati separatamente.
Nella condizione di sintesi del poliglucoside alchilico catalizzata dall'acido, vengono generati prodotti secondari come etere di poliglucosio e impurità colorate. Il poliglucosio è una sostanza amorfa formata dalla polimerizzazione del glicosile durante il processo di sintesi. Il tipo e la concentrazione della reazione secondaria dipendono dai parametri del processo , come temperatura, pressione, tempo di reazione, catalizzatore, ecc. Uno dei problemi risolti dallo sviluppo della produzione industriale di poliglicosidi alchilici negli ultimi anni è quello di ridurre al minimo la formazione di prodotti secondari legati alla sintesi.
In generale, i glicosidi alchilici a catena corta a base alcolica (C8/10-OH) e a basso DP (grande overdose di alcol) hanno i minori problemi di produzione. Nella fase di reazione, con l'aumento dell'alcol in eccesso, diminuisce la produzione di prodotti secondari. Riduce lo stress termico ed elimina l'alcol in eccesso durante la formazione dei prodotti di pirolisi.
La glicosidazione di Fisher può essere descritta come un processo in cui il glucosio reagisce in modo relativamente rapido nella prima fase e viene raggiunto l'equilibrio degli oligomeri. Questa fase è seguita da una lenta degradazione dei glicosidi alchilici. Il processo di degradazione prevede fasi come la dealchilazione e la polimerizzazione, che, a concentrazioni elevate, forma irreversibilmente un poliglucosio termodinamicamente più stabile. La miscela di reazione che supera il tempo di reazione ottimale è chiamata reazione eccessiva. Se la reazione viene interrotta prematuramente, la miscela di reazione risultante contiene grandi quantità di glucosio residuo.
La perdita dei principi attivi dell'alchilglucoside nella miscela di reazione ha un buon rapporto con la formazione di poliglucosio. In caso di reazione eccessiva, la miscela di reazione diventa gradualmente di nuovo polifase attraverso la precipitazione del poliglucosio. Pertanto, la qualità del prodotto e la resa del prodotto sono gravemente influenzate dal momento in cui termina la reazione. A partire dal glucosio solido, i glicosidi alchilici nei prodotti secondari sono di contenuto inferiore, consentendo di filtrare gli altri componenti polari (poliglucosio) e i restanti carboidrati dalla miscela reattiva che non ha mai reagito completamente.
Nel processo ottimizzato, la concentrazione del prodotto di eterificazione è relativamente bassa (a seconda della temperatura di reazione, del tempo, del tipo di catalizzatore e della concentrazione, ecc.).
La Figura 4 mostra l'andamento tipico di una reazione diretta di destrosio e alcol grasso (C12/14-OH).

La temperatura e la pressione dei parametri di reazione sono strettamente correlate tra loro nella reazione di glicazione Fischer. Per produrre alchilpoliglicosidi con prodotti secondari bassi, pressione e temperatura devono essere adattate l'una all'altra e rigorosamente controllate.
Alchilpoliglicosidi a basso contenuto di prodotti secondari causati dalle basse temperature di reazione (<100℃) nell'acetalizzazione. Tuttavia, le basse temperature determinano tempi di reazione relativamente lunghi (a seconda della lunghezza della catena dell'alcol) e basse efficienze specifiche del reattore. Temperature di reazione relativamente elevate (> 100 ℃, tipicamente 110-120 ℃) ​​possono portare a cambiamenti nel colore dei carboidrati. Rimuovendo i prodotti di reazione a punto di ebollizione inferiore (acqua nella sintesi diretta, alcoli a catena corta nel processo di transacetalizzazione) dalla miscela di reazione, l'equilibrio di acetalizzazione viene spostato dal lato del prodotto. Se per unità di tempo viene prodotta una quantità relativamente grande di acqua, ad esempio mediante temperature di reazione elevate, è necessario provvedere alla rimozione efficace di quest'acqua dalla miscela di reazione. Ciò riduce al minimo le reazioni secondarie (in particolare la formazione di polidestrosio) che avvengono in presenza di acqua. L'efficienza di evaporazione di uno stadio di reazione dipende non solo dalla pressione, ma anche dall'area di evaporazione, ecc. Le pressioni di reazione tipiche nelle varianti di transacetalizzazione e sintesi diretta sono comprese tra 20 e 100 mbar.
Un altro importante fattore di ottimizzazione è lo sviluppo di catalizzatori selettivi nel processo di glicosidazione, inibendo così, ad esempio, la formazione e l'eterificazione del poliglucosio. Come già accennato, l'acetale o l'acetale inverso nella sintesi Fischer è catalizzato da acidi. In linea di principio, qualsiasi acido di forza sufficiente è adatto a questo scopo come l'acido solforico, l'acido p-toluene e l'acido alchil benzensolfonico e l'acido solfonico succinico. La velocità di reazione dipende dall'acidità e dalla concentrazione dell'acido nell'alcol. Reazioni secondarie che possono essere catalizzate anche da acidi ( (ad esempio, formazione di poliglucosio) si verificano principalmente nella fase polare (tracce di acqua) della miscela di reazione, e le catene alchiliche che possono essere ridotte mediante l'uso di acidi idrofobici (ad esempio, acido alchil benzensolfonico) vengono disciolte principalmente nella fase meno polare della miscela di reazione. miscela di reazione.
Dopo la reazione, il catalizzatore acido viene neutralizzato con una base appropriata, come idrossido di sodio e ossido di magnesio. La miscela di reazione neutralizzata è una soluzione giallo pallido contenente dal 50 all'80% di alcoli grassi. L'alto contenuto di alcol grasso è dovuto al rapporto molare tra carboidrati e alcoli grassi. Questo rapporto viene regolato per ottenere un DP specifico per gli alchilpoliglicosidi industriali, ed è solitamente compreso tra 1:2 e 1:6.
L'alcol grasso in eccesso viene rimosso mediante distillazione sotto vuoto. Importanti condizioni al contorno includono:
– Il contenuto di alcol grasso residuo nel prodotto deve essere<1% perché altro
la saggia solubilità e l'odore sono influenzati negativamente.
- Per ridurre al minimo la formazione di prodotti di pirolisi indesiderati o di componenti scolorinti, lo stress termico e il tempo di permanenza del prodotto target devono essere mantenuti il ​​più bassi possibile in base alla lunghezza della catena dell'alcol.
- Nel distillato non deve entrare alcun monoglicoside poiché il distillato viene riciclato nella reazione come alcol grasso puro.
Nel caso del dodecanolo/tetradecanolo, questi requisiti vengono utilizzati per la rimozione degli alcoli grassi in eccesso, che sono ampiamente soddisfacenti attraverso la distillazione a più stadi. È importante notare che man mano che il contenuto di alcoli grassi diminuisce, la viscosità aumenta in modo significativo. Ciò ovviamente compromette il trasferimento di calore e massa nella fase finale di distillazione.
Pertanto, sono preferiti evaporatori sottili o a corto raggio. In questi evaporatori, il film in movimento meccanico fornisce un'efficienza superiore all'evaporazione e un tempo di permanenza del prodotto più breve, oltre a un buon vuoto. Il prodotto finale dopo la distillazione è un alchil poliglicoside quasi puro, che si accumula come solido con un punto di fusione compreso tra 70 ℃ e 150 ℃. Le fasi principali del processo di sintesi degli alchili sono riepilogate nella Figura 5.

A seconda del processo produttivo utilizzato, nella produzione dell'alchilpoliglicoside si accumulano uno o due flussi del ciclo alcolico; alcoli grassi in eccesso, mentre gli alcoli a catena corta possono essere quasi completamente recuperati. Questi alcoli possono essere riutilizzati nelle reazioni successive. La necessità di purificazione o la frequenza con cui devono essere eseguite le fasi di purificazione dipende dalle impurità accumulate nell'alcol. Ciò dipende in gran parte dalla qualità delle fasi precedenti del processo (ad esempio reazione, rimozione dell'alcool).
Dopo la rimozione dell'alcool grasso, la sostanza attiva di alchilpoliglicosidi viene sciolta direttamente in acqua in modo che si formi una pasta di alchilpoliglicosidi altamente viscosa dal 50 al 70%. Nelle successive fasi di raffinazione, questa pasta viene trasformata in un prodotto di qualità soddisfacente in conformità con i requisiti prestazionali. Queste fasi di raffinazione possono comprendere lo sbiancamento del prodotto, la regolazione delle caratteristiche del prodotto, come il valore Ph e il contenuto di sostanza attiva, e la stabilizzazione microbica. Nella letteratura brevettuale vi sono molti esempi di sbiancamento riduttivo e ossidativo e processi a due stadi di sbiancamento ossidativo e stabilizzazione riduttiva. Lo sforzo e quindi il costo coinvolto in queste fasi del processo per ottenere determinate caratteristiche di qualità, come il colore, dipendono dai requisiti prestazionali, dai materiali di partenza, dalla DP richiesta e dalla qualità delle fasi del processo.
La Figura 6 illustra un processo di produzione industriale di alchilpoliglicosidi a catena lunga (C12/14 APG) tramite sintesi diretta)