OS MÉTODOS PARA FABRICAÇÃO DE ALQUIL GLUCOSÍDEOS

A glicosidação Fischer é o único método de síntese química que permitiu o desenvolvimento das soluções atuais econômicas e tecnicamente aperfeiçoadas para a produção em larga escala de alquil poliglicosídeos. Plantas de produção com capacidade superior a 20.000 t/ano já foram realizadas e ampliam a gama de produtos da indústria de surfactantes com agentes tensoativos baseados em matérias-primas renováveis. D-glicose e álcoois graxos lineares C8-C16 provaram ser as matérias-primas preferidas. Esses edutos podem ser convertidos em alquil poliglicosídeos tensoativos por meio de glicosidação direta de Fischer ou transglicosidação em duas etapas via butil poliglicosídeo na presença de catalisadores ácidos, com água como subproduto. A água tem que ser destilada da mistura de reação para deslocar o equilíbrio da reação em direção aos produtos desejados. Durante o processo de glicosidação, devem ser evitadas heterogeneidades na mistura reacional, pois levam à formação excessiva dos chamados poliglicosídeos, que são altamente indesejáveis. Muitos estratagemas técnicos concentram-se, portanto, na homogeneização dos produtos n-glicose e álcoois, que são pouco miscíveis devido à sua diferença de polaridade. Durante a reação, ligações glicosídicas são formadas tanto entre o álcool graxo e a n-glicose quanto entre as próprias unidades de n-glicose. Consequentemente, os alquil poliglicosídeos formam-se como misturas de frações com diferentes números de unidades de glicose no resíduo alquil de cadeia longa. Cada uma dessas frações, por sua vez, é composta de vários constituintes isoméricos, uma vez que as unidades de n-glicose assumem diferentes formas anoméricas e formas de anel em equilíbrio químico durante a glicosidação de Fischer e as ligações glicosídicas entre as unidades de D-glicose ocorrem em várias posições de ligação possíveis. . A proporção anómérica das unidades D-glicose é aproximadamente α/β＝ 2: 1 e parece difícil de influenciar nas condições descritas da síntese de Fischer. Sob condições controladas termodinamicamente, as unidades de n-glicose contidas na mistura do produto existem predominantemente na forma de piranosídeos. O número médio de unidades de n-glicose por resíduo alquil, o chamado grau de polimerização, é essencialmente uma função da proporção molar dos eductos durante a fabricação. Devido às suas pronunciadas propriedades surfactantes, é dada preferência especial aos alquil poliglicosídeos com graus de polimerização entre 1 e 3, para os quais aproximadamente 3-10 mol de álcool graxo devem ser usados ​​por mol de n-glicose no processo.

O grau de polimerização diminui à medida que o excesso de álcool graxo aumenta. O excesso de álcoois graxos é separado e recuperado por um processo de destilação a vácuo em múltiplas etapas com evaporadores de filme descendente, para que o estresse térmico possa ser mantido ao mínimo. A temperatura de evaporação deve ser suficientemente elevada e o tempo de contacto na zona quente suficientemente longo para assegurar destilação suficiente do excesso de álcool gordo e fluxo do fundido de alquil poliglucósido sem qualquer reacção de decomposição significativa. Uma série de etapas de evaporação pode ser usada vantajosamente para separar primeiro a fração de baixo ponto de ebulição, depois a quantidade principal de álcool graxo e, finalmente, o álcool graxo restante, até que o alquil poliglicosídeo derreta como um resíduo solúvel em água.

Mesmo sob as condições mais suaves para a síntese e evaporação de álcoois graxos, ocorrerá uma indesejável descoloração marrom e serão necessários processos de branqueamento para refinar o produto. Um método de branqueamento que se revelou adequado é adicionar um agente oxidante, tal como peróxido de hidrogénio, a uma formulação aquosa de alquil poliglicósido num meio alcalino na presença de iões de magnésio.

Os múltiplos estudos e variantes utilizados no processo de síntese, pós-processamento e refino garantem que ainda hoje não existe uma solução “chave na mão” amplamente aplicável para obter um produto específico. Pelo contrário, todas as etapas do processo precisam ser formuladas. Dongfu fornece algumas sugestões para o design da solução e soluções técnicas e explica as condições químicas e físicas para o processo de reação, separação e refino.

Todos os três processos principais – transglicosidação homogênea, processo de suspensão e técnica de alimentação de glicose – podem ser usados ​​em condições industriais. Durante a transglicosidação, a concentração do intermediário butil poliglicosídeo, que atua como solubilizante para os eductos D-glicose e butanol, deve ser mantida acima de cerca de 15% na mistura reacional para evitar heterogeneidades. Para o mesmo propósito, a concentração de água na mistura de reação empregada para a síntese direta de Fischer de alquil poliglicosídeos deve ser mantida em menos de cerca de 1%. Com teores de água mais elevados existe o risco de transformar a D-glicose cristalina suspensa numa massa pegajosa, o que subsequentemente resultaria num processamento deficiente e numa polimerização excessiva. A agitação e a homogeneização eficazes promovem a distribuição fina e a reatividade da D-glicose cristalina na mistura de reação.

Tanto factores técnicos como económicos devem ser considerados ao seleccionar o método de síntese e as suas variantes mais sofisticadas. Processos homogêneos de transglicosidação baseados em xaropes de D-glicose parecem especialmente favoráveis ​​para produção contínua em larga escala. Eles permitem economias permanentes na cristalização da matéria-prima D-glicose na cadeia de valor agregado, o que mais do que compensa os maiores investimentos únicos na etapa de transglicosidação e na recuperação do butanol. A utilização de n-butanol não apresenta outras desvantagens, uma vez que pode ser reciclado quase completamente, de modo que as concentrações residuais nos produtos finais recuperados são de apenas algumas partes por milhão, o que pode ser considerado não crítico. A glicosidação direta de Fischer de acordo com o processo de suspensão ou técnica de alimentação de glicose dispensa a etapa de transglicosidação e a recuperação de butanol. Também pode ser realizado continuamente e exige despesas de capital ligeiramente inferiores.

No futuro, a oferta e o preço das matérias-primas fósseis e renováveis, bem como o maior progresso tecnológico na produção de alquil polissacarídeos, terão um impacto decisivo na capacidade de mercado e na capacidade de produção de desenvolvimento e aplicação. O polissacarídeo base já possui soluções técnicas próprias que podem proporcionar importantes vantagens competitivas no mercado de tratamento de superfície para empresas que desenvolvem ou adotaram tais processos. Isto é especialmente verdadeiro quando os preços estão altos e baixos. O custo de fabricação do agente manufatureiro subiu ao nível habitual, mesmo que o preço das matérias-primas locais caia ligeiramente, poderá fixar os substitutos dos surfactantes e poderá incentivar a instalação de novas plantas de produção de alquil polissacarídeos.