Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von Alkylpolyglycosiden oder Alkylpolyglucosidgemischen. Die verschiedenen Synthesemethoden reichen von stereotaktischen Synthesewegen unter Verwendung von Schutzgruppen (wodurch Verbindungen hochselektiv werden) bis hin zu nichtselektiven Synthesewegen (Mischen von Isomeren mit Oligomeren).
Ein für den industriellen Maßstab geeigneter Herstellungsprozess muss mehrere Kriterien erfüllen. Im Vordergrund stehen die Herstellung von Produkten mit geeigneten Eigenschaften und die wirtschaftliche Herstellung. Weitere Aspekte sind die Minimierung von Nebenwirkungen oder Abfall und Emissionen. Die eingesetzte Technologie sollte flexibel sein, damit die Leistungs- und Qualitätsmerkmale des Produkts an die Marktanforderungen angepasst werden können.
Bei der industriellen Herstellung von Alkylpolyglycosiden hat sich ein Verfahren auf Basis der Fischer-Synthese bewährt. Ihre Entwicklung begann vor etwa 20 Jahren und hat sich im letzten Jahrzehnt beschleunigt. Die Entwicklung in diesem Zeitraum machte die Synthesemethode effizienter und letztlich für industrielle Anwendungen attraktiver. Optimierungen, insbesondere bei der Verwendung langkettiger Alkohole wie Dodecanol/Tetradecanol
(C12-14-OH) haben die Produktqualität und Prozessökonomie deutlich verbessert. Die moderne Produktionsanlage auf Basis der Fischer-Synthese verkörpert abfallarme und emissionsfreie Technologie. Ein weiterer Vorteil der Fischer-Synthese besteht darin, dass der durchschnittliche Polymerisationsgrad der Produkte über einen weiten Bereich präzise gesteuert werden kann. Dadurch können Eigenschaften wie Hydrophilie/Wasserlöslichkeit bedarfsgerecht angepasst werden. Zudem wird die Rohstoffbasis nicht mehr durch wasserfreie Glucose beeinflusst.
1. Rohstoffe zur Herstellung von Alkylpolyglycosiden
1.1 Fettalkohole
Fettalkohole können aus petrochemischen Rohstoffen (synthetische Fettalkohole) oder aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen wie Fetten und Ölen (natürliche Fettalkohole) gewonnen werden. Fettalkoholgemische werden bei der Synthese von Alkylglycosiden zum Aufbau des hydrophoben Molekülteils verwendet. Natürliche Fettalkohole werden durch Umesterung und Trennung von Fett und Schmiere (Triglyceride) zu den entsprechenden Fettsäuremethylestern gewonnen und anschließend hydriert. Je nach gewünschter Länge der Fettalkohol-Alkylkette sind die Hauptbestandteile Öle und Fette: Kokos- oder Palmkernöl für die C12-14-Reihe sowie Talg-, Palm- oder Rapsöl für die C16-18-Fettalkohole.
1.2 Kohlenhydratquelle
Der hydrophile Teil des Alkylpolyglycosidmoleküls stammt von einem Kohlenhydrat.
Makromolekulare Kohlenhydrate und monomere Kohlenhydrate basieren auf Stärke von
Mais, Weizen oder Kartoffeln und können als Rohstoffe für die Herstellung von Alkylglykosiden verwendet werden. Polymere Kohlenhydrate umfassen beispielsweise schwach abgebaute Stärke oder Glukosesirup, während monomere Kohlenhydrate jede Form von Glukose sein können, wie wasserfreie Glukose, Glukosemonohydrat oder stark abgebauter Glukosesirup.
Die Wahl des Rohstoffs beeinflusst nicht nur die Rohstoffkosten, sondern auch die Produktionskosten.
Generell steigen die Rohstoffkosten in der Reihenfolge Stärke/Glukosesirup/Glukosemonohydrat/wasserfreie Glukose, während der Bedarf an Anlagenausrüstung und damit die Produktionskosten in der gleichen Reihenfolge sinken. (Abbildung 1)