تعتمد متطلبات التصميم لمصنع إنتاج جليكوسيدات الألكيل المعتمد على تخليق فيشر إلى حد كبير على نوع الكربوهيدرات المستخدمة وطول سلسلة الكحول المستخدم. تم تقديم إنتاج جليكوسيدات الألكيل القابلة للذوبان في الماء على أساس الأوكتانول/ديكانول ودوديكانول/تيتراديكانول لأول مرة . يتم التعامل مع ألكيل بوليجليكوزيدات، والتي، بالنسبة لـ DP معين، غير قابلة للذوبان في الماء بسبب الكحول المستخدم (عدد ذرات C في ألكيل سيان≥16) بشكل منفصل.
في حالة تخليق ألكيل بولي جلوكوزيد المحفز بالحمض، يتم إنشاء منتجات ثانوية مثل إيثر بولي جلوكوزيد والشوائب الملونة. بولي الجلوكوز عبارة عن مادة غير متبلورة تتكون من بلمرة الجليكوزيل أثناء عملية التوليف. يعتمد نوع وتركيز التفاعل الثانوي على معلمات العملية ، مثل درجة الحرارة والضغط وزمن التفاعل والمحفز وما إلى ذلك. إحدى المشاكل التي تم حلها عن طريق تطوير إنتاج بولي جليكوسيدات الألكيل الصناعية في السنوات الأخيرة هي تقليل تكوين المنتجات الثانوية المتعلقة بالتوليف.
بشكل عام، جليكوسيدات الألكيل قصيرة السلسلة المعتمدة على الكحول (C8/10-OH) ومنخفضة DP (جرعة زائدة كبيرة من الكحول) لديها أقل مشاكل الإنتاج. في مرحلة التفاعل، مع زيادة الكحول الزائد، ينخفض ​​إنتاج المنتجات الثانوية. فهو يقلل من الإجهاد الحراري ويزيل الكحول الزائد أثناء تكوين منتجات الانحلال الحراري.
يمكن وصف جليكوسيدات فيشر بأنها عملية يتفاعل فيها الجلوكوز بسرعة نسبية في الخطوة الأولى ويتم تحقيق توازن قليل القسيم. ويتبع هذه الخطوة تحلل بطيء لجليكوسيدات الألكيل. تتضمن عملية التحلل خطوات مثل إزالة الألكلة والبلمرة، والتي، عند زيادة التركيزات، تشكل بشكل لا رجعة فيه بولي جلوكوز أكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية. ويسمى خليط التفاعل الذي يتجاوز وقت التفاعل الأمثل رد فعل مبالغ فيه. إذا تم إنهاء التفاعل قبل الأوان، فإن خليط التفاعل الناتج يحتوي على كميات كبيرة من الجلوكوز المتبقي.
إن فقدان المواد الفعالة من جلوكوزيد الألكيل في خليط التفاعل له علاقة جيدة بتكوين البوليجلوكوز. في حالة التفاعل المفرط، يصبح خليط التفاعل تدريجيًا متعدد الأطوار مرة أخرى من خلال ترسيب متعدد الجلوكوز. ولذلك، تتأثر جودة المنتج وإنتاجية المنتج بشكل خطير بحلول وقت انتهاء التفاعل. بدءًا من الجلوكوز الصلب، تكون جليكوسيدات الألكيل في المنتجات الثانوية محتوى أقل، مما يسمح للمكونات القطبية الأخرى (بولي جلوكوز) والكربوهيدرات المتبقية بالتصفية من الخليط التفاعلي الذي لم يتفاعل بشكل كامل أبدًا.
في العملية المحسنة، يكون تركيز منتج الأثير منخفضًا نسبيًا (اعتمادًا على درجة حرارة التفاعل والوقت ونوع المحفز والتركيز وما إلى ذلك).
ويبين الشكل 4 المسار النموذجي للتفاعل المباشر بين دكستروز والكحول الدهني (C12/14-OH).

ترتبط درجة الحرارة والضغط لمعلمات التفاعل ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض في تفاعل جليكشن فيشر. من أجل إنتاج بولي جليكوسيدات ألكيل بمنتجات ثانوية منخفضة، يجب أن يتكيف الضغط ودرجة الحرارة مع بعضهما البعض ويتم التحكم فيهما بشكل صارم.
ألكيل بولي جليكوسيدات منخفض في المنتجات الثانوية بسبب انخفاض درجات حرارة التفاعل (أقل من 100 درجة مئوية) في الأستلة. ومع ذلك، تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى أوقات تفاعل طويلة نسبيًا (اعتمادًا على طول سلسلة الكحول) وانخفاض كفاءة المفاعل النوعي. يمكن أن تؤدي درجات حرارة التفاعل المرتفعة نسبيًا (> 100 درجة مئوية، عادةً 110-120 درجة مئوية) إلى تغيرات في لون الكربوهيدرات. عن طريق إزالة منتجات التفاعل ذات الغليان المنخفض (الماء في التخليق المباشر، والكحولات قصيرة السلسلة في عملية تحويل الأسيتال) من خليط التفاعل، يتم نقل توازن الأسيتال إلى جانب المنتج. إذا تم إنتاج كمية كبيرة نسبيًا من الماء لكل وحدة زمنية، على سبيل المثال عن طريق درجات حرارة التفاعل المرتفعة، يجب اتخاذ الترتيبات اللازمة للإزالة الفعالة لهذا الماء من خليط التفاعل. وهذا يقلل من التفاعلات الثانوية (خاصة تكوين بوليدكستروز) التي تحدث في وجود الماء. كفاءة التبخر في مرحلة التفاعل لا تعتمد فقط على الضغط، ولكن أيضًا على مساحة التبخر، وما إلى ذلك. تتراوح ضغوط التفاعل النموذجية في متغيرات التحويل والتوليف المباشر بين 20 و100 ملي بار.
هناك عامل تحسين مهم آخر وهو تطوير محفزات انتقائية في عملية الغليكوزيدات، وبالتالي تثبيط، على سبيل المثال، تكوين متعدد الجلوكوز والإيثر. كما ذكرنا سابقًا، يتم تحفيز الأسيتال أو الأسيتال العكسي في تخليق فيشر بواسطة الأحماض. من حيث المبدأ، أي حمض ذو قوة كافية مناسبة لهذا الغرض، مثل حمض الكبريتيك، والتولوين وألكيل بنزين سلفونيك وحمض السلفونيك السكسينيك. ويعتمد معدل التفاعل على الحموضة وتركيز الحمض في الكحول. التفاعلات الثانوية التي يمكن أيضًا تحفيزها بواسطة الأحماض ( على سبيل المثال، تكوين متعدد الجلوكوز) يحدث بشكل أساسي في الطور القطبي (المياه النزرة) من خليط التفاعل، ويتم إذابة سلاسل الألكيل التي يمكن اختزالها باستخدام أحماض كارهة للماء (على سبيل المثال، حمض ألكيل بنزين سلفونيك) بشكل أساسي في الطور الأقل قطبية من خليط التفاعل.
بعد التفاعل، يتم تحييد المحفز الحمضي باستخدام قاعدة مناسبة، مثل هيدروكسيد الصوديوم وأكسيد المغنسيوم. ويكون خليط التفاعل المعادل عبارة عن محلول أصفر شاحب يحتوي على 50 إلى 80 بالمائة من الكحولات الدهنية. يرجع ارتفاع نسبة الكحول الدهنية إلى النسبة المولية للكربوهيدرات إلى الكحوليات الدهنية. يتم ضبط هذه النسبة للحصول على DP محدد لبولي جليكوسيدات الألكيل الصناعية، وعادة ما تكون بين 1:2 و1:6.
تتم إزالة الكحول الدهني الزائد عن طريق التقطير الفراغي. تشمل الشروط الحدودية المهمة ما يلي:
– يجب أن يكون محتوى الكحول الدهني المتبقي في المنتج<1% بسبب أخرى
تتأثر الذوبان الحكيم والرائحة سلبًا.
- لتقليل تكوين منتجات الانحلال الحراري غير المرغوب فيها أو تغير لون المكونات، يجب الحفاظ على الإجهاد الحراري ومدة بقاء المنتج المستهدف عند أدنى مستوى ممكن اعتمادًا على طول سلسلة الكحول.
- لا يجب أن يدخل أحادي جليكوسيد إلى ناتج التقطير لأنه يتم إعادة تدوير ناتج التقطير في التفاعل على هيئة كحول دهني نقي.
في حالة الدوديكانول/التتراديكانول، يتم استخدام هذه المتطلبات لإزالة الكحوليات الدهنية الزائدة، والتي تكون مرضية إلى حد كبير من خلال التقطير متعدد المراحل. ومن المهم أن نلاحظ أنه مع انخفاض محتوى الكحوليات الدهنية، تزداد اللزوجة بشكل ملحوظ. ومن الواضح أن هذا يضعف نقل الحرارة والكتلة في مرحلة التقطير النهائية.
ولذلك، يفضل المبخرات الرفيعة أو قصيرة المدى. في هذه المبخرات، يوفر الفيلم المتحرك ميكانيكيًا كفاءة تبخر أعلى ووقت بقاء المنتج أقصر، بالإضافة إلى فراغ جيد. المنتج النهائي بعد التقطير هو عبارة عن ألكيل بولي جليكوسيد نقي تقريبًا، والذي يتراكم كمادة صلبة بنقطة انصهار تتراوح من 70 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية. يتم تلخيص خطوات العملية الرئيسية لتخليق الألكيل في الشكل 5.

اعتمادًا على عملية التصنيع المستخدمة، تتراكم دورة أو اثنتين من تدفقات دورة الكحول في إنتاج ألكيل بولي جليكوسيد؛ الكحوليات الدهنية الزائدة، في حين يمكن استعادة الكحوليات قصيرة السلسلة بالكامل تقريبًا. ويمكن إعادة استخدام هذه الكحوليات في التفاعلات اللاحقة. تعتمد الحاجة إلى التطهير أو عدد مرات تنفيذ خطوات التطهير على الشوائب المتراكمة في الكحول. ويعتمد هذا إلى حد كبير على جودة خطوات العملية السابقة (على سبيل المثال التفاعل، وإزالة الكحول).
بعد إزالة الكحول الدهني، يتم إذابة المادة الفعالة ألكيل بولي جليكوسيد مباشرة في الماء بحيث يتكون معجون ألكيل بولي جليكوسيد عالي اللزوجة بنسبة 50 إلى 70%. وفي خطوات التنقية اللاحقة، يتم تحويل هذا المعجون إلى منتج ذي جودة مرضية وفقًا للمتطلبات المتعلقة بالأداء. قد تشتمل خطوات التنقية هذه على تبييض المنتج، وتعديل خصائص المنتج، مثل قيمة الرقم الهيدروجيني ومحتوى المادة الفعالة، والتثبيت الميكروبي. في أدبيات براءات الاختراع، هناك العديد من الأمثلة على التبييض التأكسدي والاختزالي والعمليات ذات المرحلتين للتبييض التأكسدي والتثبيت الاختزالي. يعتمد الجهد وبالتالي التكلفة التي تنطوي عليها خطوات العملية هذه للحصول على ميزات جودة معينة، مثل اللون، على متطلبات الأداء، وعلى المواد الأولية، وDP المطلوبة وجودة خطوات العملية.
يوضح الشكل 6 عملية الإنتاج الصناعي لبولي جليكوسيدات الألكيل طويلة السلسلة (C12/14 APG) عبر التوليف المباشر.