ALKIL GLUKOSIDOAK FABRIKATZEKO METODOAK

Fischer glikosidazioa da sintesi kimikoaren metodo bakarra, alkil poliglukosidoen ekoizpen handian gaur egungo irtenbide ekonomiko eta teknikoki hobetuak garatzea ahalbidetu duena. 20.000 t/urte baino gehiagoko ahalmena duten ekoizpen-instalazioak gauzatu dira dagoeneko, eta gainazal-aktiboen industriaren produktu sorta zabaltzen dute lehengai berriztagarrietan oinarritutako gainazal-aktiboekin. D-Glukosa eta C8-C16 gantz-alkohol linealak lehengai hobetsiak direla frogatu da. Produktu hauek gainazal-aktiboko alkil poliglukosido bihur daitezke Fischer glikosidazio zuzenaren edo bi urratseko transglikosidazio bidez butil poliglukosidoaren bidez, katalizatzaile azidoen aurrean, ura azpiproduktu gisa erabiliz. Ura erreakzio-nahastetik destilatu behar da erreakzio-oreka nahi diren produktuetarantz aldatzeko. Glikosidazio-prozesuan zehar, erreakzio-nahastearen ez-homogeneitateak saihestu behar dira, poliglukosido deiturikoen gehiegizko eraketa eragiten baitute, eta horiek oso desiragarriak ez dira. Beraz, estrategia tekniko askok n-glukosa eta alkoholen erauzketak homogeneizatzean jartzen dute arreta, polaritate desberdina dutelako nahasteko zailak direnak. Erreakzioan zehar, lotura glikosidikoak sortzen dira bai alkohol gantzatsuaren eta n-glukosaren artean, bai n-glukosa unitateen artean. Ondorioz, alkil poliglukosidoak frakzioen nahasketa gisa eratzen dira, kate luzeko alkilo hondarrean glukosa unitate kopuru desberdinekin. Frakzio horietako bakoitza, aldi berean, hainbat osagai isomerikoz osatuta dago, n-glukosa unitateek forma anomeriko eta eraztun forma desberdinak hartzen baitituzte oreka kimikoan Fischer glikosidazioan zehar, eta D-glukosa unitateen arteko lotura glikosidikoak hainbat lotura-posizio posibletan gertatzen baitira. D-glukosa unitateen anomero-erlazioa gutxi gorabehera α/β= 2:1 da, eta zaila dirudi Fischer sintesiaren baldintza deskribatuetan eragitea. Termodinamikoki kontrolatutako baldintzetan, produktu-nahastean dauden n-glukosa unitateak piranosido moduan existitzen dira nagusiki. Alkilo hondar bakoitzeko n-glukosa unitateen batez besteko kopurua, polimerizazio maila deritzona, funtsean produktuen proportzio molarren araberakoa da fabrikazioan zehar. Haien gainazal-aktibo propietate nabarmenak direla eta[1], lehentasun berezia ematen zaie 1 eta 3 arteko polimerizazio maila duten alkilo poliglukosidoei, eta horretarako, prozesuan n-glukosa mol bakoitzeko 3-10 mol gantz alkohol erabili behar dira gutxi gorabehera.

Polimerizazio-maila gutxitzen da gehiegizko gantz-alkohola handitzen den heinean. Gehiegizko gantz-alkoholak banandu eta berreskuratzen dira hutsean destilazio-prozesu anitzeko baten bidez, erortzen diren film-lurrungailuekin, tentsio termikoa ahalik eta txikiena izan dadin. Lurruntze-tenperatura nahikoa altua izan behar da eta eremu beroan kontaktu-denbora nahikoa luzea, gehiegizko gantz-alkoholaren destilazio nahikoa eta alkil poliglukosido urtuaren fluxua bermatzeko, deskonposizio-erreakzio esanguratsurik gabe. Lurruntze-urrats sorta bat erabil daiteke abantailaz, lehenik irakite-puntu baxuko frakzioa, gero gantz-alkoholaren kantitate nagusia eta azkenik gainerako gantz-alkohola bereizteko, alkil poliglukosidoa uretan disolbagarri den hondakin gisa urtu arte.

Gantz-alkoholen sintesi eta lurrunketarako baldintza leunenetan ere, nahi ez den kolore marroia gertatuko da, eta zuritzeko prozesuak beharrezkoak dira produktua fintzeko. Zuritzeko egokia izan den metodo bat oxidatzaile bat gehitzea da, hala nola hidrogeno peroxidoa, alkil poliglikosidoen formulazio urtsu bati ingurune alkalino batean, magnesio ioien aurrean.

Sintesian, post-prozesamenduan eta fintze-prozesuan erabilitako ikerketa eta aldaera anitzek bermatzen dute gaur egun ere ez dagoela produktu-maila espezifiko bat lortzeko "giltza eskura" irtenbide zabalik. Aitzitik, prozesuko urrats guztiak formulatu behar dira. Dongfuk irtenbidearen diseinurako eta irtenbide teknikoetarako iradokizun batzuk ematen ditu, eta erreakzio, bereizketa eta fintze-prozesuaren baldintza kimiko eta fisikoak azaltzen ditu.

Hiru prozesu nagusiak – transglikosidazio homogeneoa, lohi-prozesua eta glukosa elikatzeko teknika – baldintza industrialetan erabil daitezke. Transglikosidazioan zehar, D-glukosa eta butanol erauzleen disolbatzaile gisa jokatzen duen butil poliglukosido tartekoaren kontzentrazioa % 15 inguruan mantendu behar da erreakzio-nahastean, homogeneotasun eza saihesteko. Helburu berarekin, alkil poliglukosidoen Fischer sintesi zuzenerako erabiltzen den erreakzio-nahastearen uraren kontzentrazioa % 1 baino txikiagoan mantendu behar da. Ur-eduki handiagoetan, D-glukosa kristalino esekia masa itsaskor bihurtzeko arriskua dago, eta horrek, ondoren, prozesamendu txarra eta gehiegizko polimerizazioa eragingo luke. Nahasketa eta homogeneizazio eraginkorrak D-glukosa kristalinoaren banaketa fina eta erreaktibotasuna sustatzen ditu erreakzio-nahastean.

Sintesi-metodoa eta haren aldaera sofistikatuagoak hautatzerakoan, faktore teknikoak eta ekonomikoak kontuan hartu behar dira. D-glukosa-jarabeetan oinarritutako transglikosidazio-prozesu homogeneoak bereziki egokiak dirudite eskala handiko ekoizpen jarraituarentzat. Balio-erantsi katean D-glukosa lehengaiaren kristalizazioan aurrezpen iraunkorrak ahalbidetzen dituzte, eta horrek transglikosidazio-urratsean eta butanolaren berreskurapenean egindako inbertsio handiagoak konpentsatzen ditu. N-butanolaren erabilerak ez du beste desabantailarik, ia erabat birziklatu baitaiteke, eta, beraz, berreskuratutako azken produktuetan dauden hondar-kontzentrazioak milioiko zati gutxi batzuk baino ez dira, eta hori ez-kritikotzat har daiteke. Lohi-prozesuaren edo glukosa-elikaduraren teknikaren araberako Fischer glikosidazio zuzenak transglikosidazio-urratsa eta butanolaren berreskurapena baztertzen ditu. Jarraian ere egin daiteke eta kapital-gastu apur bat txikiagoa eskatzen du.

Etorkizunean, lehengai fosil eta berriztagarrien hornidurak eta prezioak, baita alkil polisakaridoen ekoizpenean aurrerapen teknologiko gehiagok ere, eragin erabakigarria izango dute garapen eta aplikazioaren merkatu-ahalmenean eta ekoizpen-ahalmenean. Oinarrizko polisakaridoak baditu dagoeneko bere irtenbide teknikoak, eta horiek abantaila lehiakor garrantzitsuak eman diezazkiekete gainazalen tratamenduaren merkatuan prozesu horiek garatzen edo hartu dituzten enpresentzat. Hori bereziki egia da prezioak altuak eta baxuak direnean. Fabrikazio-agentearen fabrikazio-kostua ohiko mailara igo da, eta tokiko lehengaien prezioa apur bat jaitsi arren, gainazal-aktiboen ordezkoak finka ditzake eta alkil polisakaridoen ekoizpen-lantegi berriak instalatzea bultzatu dezake.