תהליכי טרנסגליקוזידציה המשתמשים ב-D-גלוקוז כחומר גלם.

גליקוזידציה של פישר היא השיטה היחידה לסינתזה כימית שאפשרה את פיתוח הפתרונות הכלכליים והטכניים המושלמים כיום לייצור בקנה מידה גדול של אלקיל פוליגלוקוזידים. מפעלי ייצור בעלי קיבולת של מעל 20,000 טון לשנה כבר מומשו והרחיבו את מגוון המוצרים של תעשיית החומרים הפעילי שטח עם חומרים פעילי שטח המבוססים על חומרי גלם מתחדשים. D-גלוקוז ואלכוהולי שומן לינאריים C8-C16 הוכחו כחומרי גלם מועדפים. ניתן להמיר תוצרים אלה לפוליגליקוזידים אלקיליים פעילי שטח על ידי גליקוזילציה ישירה של פישר או על ידי טרנסגליקוזידים דו-שלביים של בוטיל פוליגליקוזיד בנוכחות זרז חומצי, עם מים כתוצר לוואי. יש לזקק מים מתערובת התגובה כדי להזיז את שיווי המשקל של התגובה לכיוון התוצר הרצוי. בתהליך הגליקוזילציה, יש להימנע מאי-הומוגניות בתערובת התגובה מכיוון שהן עלולות להוביל להיווצרות מוגזמת של מה שנקרא פולידקסטרוז, דבר שאינו רצוי ביותר. לכן, אסטרטגיות טכניות רבות מתמקדות בתוצרים ההומוגניים n-גלוקוז ואלכוהול, שקשה לערבב ביניהם עקב הקוטביות השונה שלהם. במהלך התגובה, נוצרים קשרים גליקוזידיים הן בין אלכוהול שומני ל-n-גלוקוז והן בין יחידות ה-n-גלוקוז עצמן. כתוצאה מכך, אלקיל פוליגלוקוזידים נוצרים כתערובות של מקטעים עם מספר שונה של יחידות גלוקוז בשארית האלקיל ארוכת השרשרת. כל אחד מהמקטעים הללו, בתורו, מורכב מכמה מרכיבים איזומריים, מכיוון שיחידות ה-n-גלוקוז מקבלות צורות אנומריות וצורות טבעת שונות בשיווי משקל כימי במהלך גליקוזידציה של פישר והקשרים הגליקוזידיים בין יחידות D-גלוקוז מתרחשים במספר עמדות קשר אפשריות. יחס האנומרים של יחידות D-גלוקוז הוא בערך α/β = 2:1 ונראה שקשה להשפיע עליו בתנאים המתוארים של סינתזת פישר. בתנאים מבוקרים תרמודינמית, יחידות ה-n-גלוקוז הכלולות בתערובת התוצר קיימות בעיקר בצורת פירנוזידים. המספר הממוצע של יחידות גלוקוז רגיל לכל שארית אלקיל, מה שנקרא דרגת הפולימריזציה, הוא בעיקרו פונקציה של היחס המולרי של התוצרים במהלך תהליך הייצור. בשל תכונותיהם כחומר פעיל שטח יוצאות דופן, אלקיל פוליגליקוזידים עם דרגת פילמור בין 1 ל-3 עדיפים במיוחד, ולכן יש להשתמש בכ-3-10 מול של אלכוהולים שומניים לכל מול של גלוקוז רגיל בשיטה זו.

דרגת הפולימריזציה יורדת עם עודף הולך וגובר של אלכוהול שומני. עודף האלכוהול השומני מופרד ומוחזר באמצעות תהליכי זיקוק ואקום רב-שלביים עם מאיידים בעלי שכבה נופלת, המאפשרים לשמור על מאמץ תרמי מינימלי. טמפרטורת האידוי צריכה להיות גבוהה מספיק וזמן המגע באזור החם ארוך מספיק כדי להבטיח זיקוק נאות של עודף האלכוהול השומני וזרימה של אלקיל פוליגלוקוזיד מותך, ללא התרחשות תגובות פירוק משמעותיות. ניתן להשתמש ביעילות בסדרה של שלבי אידוי כדי להפריד תחילה שברים בעלי רתיחה נמוכה, לאחר מכן את הכמות העיקרית של אלכוהול שומני, ולבסוף את אלכוהול השומן הנותר עד לקבלת אלקיל פוליגלוקוזיד מותך כשאריות מסיסות במים.

אפילו כאשר הסינתזה והאידוי של האלכוהול השומני מתבצעים בתנאים העדינים ביותר, מתרחש שינוי צבע חום לא רצוי, מה שמצריך תהליכי הלבנה כדי לעדן את התוצרים. שיטת הלבנה אחת שהוכחה מתאימה היא הוספת חומרים מחמצנים כגון מי חמצן לתכשירים מימיים של אלקיל פוליגלוקוזידים בתווך בסיסי בנוכחות יוני מגנזיום.

מגוון המחקרים והווריאציות שהועסקו במהלך הסינתזה, העיבוד והזיקוק מראים שגם כיום עדיין אין פתרונות "מוכנים" באופן כללי להשגת דרגות מוצר ספציפיות. להיפך, יש לעבד, להתאים ולמטב את כל שלבי התהליך. פרק זה סיפק הצעות ותיאר כמה דרכים מעשיות לגיבוש פתרונות טכניים, וכן קבע תנאים כימיים ופיזיקליים סטנדרטיים לביצוע תהליכי תגובות, הפרדה וזיקוק.

שלושת התהליכים העיקריים - טרנסגליקוזידציה הומוגנית, תהליך תרחיף וטכניקת הזנת גלוקוז - ניתנים לשימוש בתנאים תעשייתיים. במהלך הטרנסגליקוזידציה, יש לשמור על ריכוז הפוליגלוקוזיד בוטיל הביניים, הפועל כמסיר עבור גלוקוז D ובוטאנול, מעל כ-15% בתערובת התגובה, על מנת למנוע אי-הומוגניות. לאותה מטרה, יש לשמור על ריכוז המים בתערובת התגובה המשמשת לסינתזה ישירה של אלקיל פוליגלוקוזידים לפי פישר על פחות מ-1%. בתכולת מים גבוהה יותר קיים סיכון להפיכת גלוקוז D גבישי מרחף למסה דביקה, מה שיוביל לאחר מכן לעיבוד לקוי ולפולימריזציה מוגזמת. ערבוב והומוגניזציה יעילים מקדמים את הפיזור העדין והריאקטיביות של גלוקוז D גבישי בתערובת התגובה.

יש לקחת בחשבון גורמים טכניים וכלכליים כאחד בעת בחירת שיטת הסינתזה והווריאציות המתוחכמות יותר שלה. תהליכי טרנסגליקוזידציה הומוגניים המבוססים על סירופי D-גלוקוז נראים נוחים במיוחד לייצור רציף בקנה מידה גדול. הם מאפשרים חיסכון קבוע בגיבוש חומר הגלם D-גלוקוז בשרשרת הערך המוסף, אשר מפצה על ההשקעות החד-פעמיות הגבוהות יותר בשלב הטרנסגליקוזידציה ובהפקת הבוטנול. השימוש ב-n-בוטנול אינו מציג חסרונות נוספים, מכיוון שניתן למחזר אותו כמעט לחלוטין כך שריכוזי השיורים בתוצרים הסופיים הממוחזרים הם רק חלקים בודדים למיליון, דבר שניתן להתייחס אליו כלא קריטי. גליקוזידציה ישירה של פישר לפי תהליך הסלריה או טכניקת הזנת גלוקוז מבטלת את שלב הטרנסגליקוזידציה ואת הפקת הבוטנול. ניתן לבצע אותה גם באופן רציף ודורשת הוצאות הון נמוכות מעט.

זמינותם ומחיריהם העתידיים של חומרי גלם מאובנים ומתחדשים, כמו גם התקדמות טכנית נוספת בייצור ויישום של אלקיל פוליגלוקוזידים, צפויים להשפיע באופן מכריע על התפתחות נפח השוק ויכולות הייצור של האחרונים. הפתרונות הטכניים הקיימים שכבר קיימים לייצור ושימוש באלקיל פוליגלוקוזידים עשויים להעניק יתרון תחרותי חיוני בשוק החומרים הפעילי שטח לחברות שפיתחו או כבר משתמשות בתהליכים כאלה. זה נכון במיוחד במקרה של מחירי נפט גולמי גבוהים ומחירי דגנים נמוכים. מכיוון שעלויות הייצור הקבועות הן בהחלט ברמה המקובלת עבור חומרים פעילי שטח תעשייתיים בכמויות גדולות, אפילו ירידות קלות במחיר חומרי הגלם המקומיים עשויות לעודד החלפה של חומרי גלם פעילי שטח ועשויות לעודד בבירור את התקנתם של מפעלי ייצור חדשים עבור אלקיל פוליגלוקוזידים.