Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von Alkylpolyglycosiden oder Alkylpolyglucosidmischungen. Verschiedene Synthesemethoden reichen von stereotaktischen Synthesewegen unter Verwendung von Schutzgruppen (die Verbindungen hochselektiv machen) bis zu nichtselektiven Synthesewegen (Mischen von Isomeren mit Oligomeren).
Jeder Herstellungsprozess, der für den Einsatz im industriellen Maßstab geeignet ist, muss mehrere Kriterien erfüllen. Dabei kommt es vor allem darauf an, Produkte mit geeigneten Eigenschaften und wirtschaftlichen Prozessen herzustellen. Hinzu kommen weitere Aspekte, etwa 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 Alkylpolyglykosiden hat sich ein auf der Fischer-Synthese basierendes Verfahren bewährt. Ihre Entwicklung begann vor etwa 20 Jahren und hat sich im letzten Jahrzehnt beschleunigt. Durch die Entwicklung in dieser Zeit wurde die Synthesemethode effizienter und schließlich für industrielle Anwendungen attraktiver. Insbesondere beim Einsatz langkettiger Alkohole wie Dodecanol/Tetradecanol funktionieren Optimierungen
(C12-14 -OH) haben die Produktqualität und die Prozessökonomie deutlich verbessert. Die moderne Produktionsanlage auf Basis der Fischer-Synthese ist der Inbegriff einer abfallarmen, emissionsfreien Technologie. Ein weiterer Vorteil der Fischer-Synthese besteht darin, dass der durchschnittliche Polymerisationsgrad der Produkte über einen weiten Präzisionsbereich gesteuert werden kann. Daher können damit verbundene Eigenschaften wie Hydrophilie/Wasserlöslichkeit an die Anforderungen angepasst werden. Darüber hinaus wird die Rohstoffbasis nicht mehr durch wasserfreie Glukose angegriffen.
1. Rohstoffe zur Herstellung von Alkylpolyglykosiden
1.1 Fettalkohole
Fettalkohole können aus petrochemischen Rohstoffen (synthetische Fettalkohole) oder aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen wie Fetten und Ölen (natürliche Fettalkohole) gewonnen werden. Fettalkoholmischungen werden bei der Synthese von Alkylglykosiden verwendet, um den hydrophoben Teil des Moleküls herzustellen. Natürliche Fettalkohole wurden durch Umesterung und Trennung von Fett und Fett (Triglycerid) zu entsprechenden Fettsäuremethylestern gewonnen und hydriert. Abhängig von der Länge der benötigten Fettalkohol-Alkylkette sind die Hauptbestandteile Öle und Fette: Kokos- oder Palmkernöl für die C12-14-Reihe und Talg-, Palm- oder Rapsöl für die C16-18-Fettalkohole.
1.2 Kohlenhydratquelle
Der hydrophile Teil des Alkylpolyglycosidmoleküls stammt von einem Kohlenhydrat.
Makromolekulare Kohlenhydrate und Monomerkohlenhydrate basieren auf Stärke
Mais, Weizen oder Kartoffel und können als Rohstoffe für die Herstellung von Alkylglykosiden verwendet werden. Zu den Polymerkohlenhydraten gehören beispielsweise Stärke oder Glukosesirup mit geringem Abbaugrad, während es sich bei den Monomerkohlenhydraten um jede Form von Glukose handeln kann, beispielsweise wasserfreie Glukose, Monohydratglukose oder stark abgebauter Glukosesirup.
Die Wahl des Rohstoffs beeinflusst nicht nur die Rohstoffkosten, sondern auch die Produktionskosten.
Im Allgemeinen steigen die Rohstoffkosten in der Reihenfolge Stärke/Glukosesirup/Glukose-Monohydrat/wasserfreie Glukose, während der Anlagenbedarf und damit die Produktionskosten in der gleichen Reihenfolge sinken. (Abbildung 1)