ข้อกำหนดในการออกแบบโรงงานผลิตอัลคิลไกลโคไซด์ที่อาศัยการสังเคราะห์ฟิชเชอร์นั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดของคาร์โบไฮเดรตที่ใช้และความยาวของสายโซ่ของแอลกอฮอล์ที่ใช้ การผลิตอัลคิลไกลโคไซด์ที่ละลายน้ำได้โดยใช้ออกทานอล/เดคานอลและโดเดคานอล/เตตราเดคานอลถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ซึ่งสำหรับ DP หนึ่งๆ ไม่ละลายน้ำเนื่องจากแอลกอฮอล์ที่ใช้ (จำนวนอะตอมของคาร์บอนในอัลคิลไคแอน≥16) จะถูกพิจารณาแยกกัน
ภายใต้เงื่อนไขการสังเคราะห์อัลคิลโพลีกลูโคไซด์ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรด จะเกิดผลิตภัณฑ์รอง เช่น โพลีกลูโคสอีเทอร์และสิ่งเจือปนที่มีสี โพลีกลูโคสเป็นสารอสัณฐานที่ก่อตัวขึ้นจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันไกลโคซิลในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ ชนิดและความเข้มข้นของปฏิกิริยารองขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของกระบวนการ เช่น อุณหภูมิ ความดัน เวลาในการเกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ หนึ่งในปัญหาที่ได้รับการแก้ไขโดยการพัฒนาการผลิตอัลคิลโพลีกลูโคไซด์ในอุตสาหกรรมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการลดการเกิดผลิตภัณฑ์รองที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ให้น้อยที่สุด
โดยทั่วไปแล้ว อัลคิลไกลโคไซด์ที่มีแอลกอฮอล์เป็นส่วนประกอบหลัก (C8/10-OH) และ DP (แอลกอฮอล์เกินขนาดในปริมาณมาก) ต่ำ มีปัญหาในการผลิตน้อยที่สุด ในระยะปฏิกิริยา เมื่อปริมาณแอลกอฮอล์ส่วนเกินเพิ่มขึ้น การผลิตผลิตภัณฑ์รองจะลดลง ช่วยลดความเครียดจากความร้อนและกำจัดแอลกอฮอล์ส่วนเกินระหว่างการเกิดผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิส
ไกลโคซิเดชันของฟิชเชอร์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นกระบวนการที่กลูโคสทำปฏิกิริยาค่อนข้างเร็วในขั้นตอนแรกและเกิดสมดุลของโอลิโกเมอร์ ขั้นตอนนี้ตามด้วยการย่อยสลายไกลโคไซด์อัลคิลอย่างช้าๆ กระบวนการย่อยสลายประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ เช่น ดีแคลคิเลชันและพอลิเมอไรเซชัน ซึ่งเมื่อมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น จะสร้างโพลีกลูโคสที่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์มากขึ้นอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้ ส่วนผสมปฏิกิริยาที่เกินเวลาปฏิกิริยาที่เหมาะสมเรียกว่าปฏิกิริยามากเกินไป หากปฏิกิริยาสิ้นสุดลงก่อนกำหนด ส่วนผสมปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะมีกลูโคสที่เหลืออยู่ในปริมาณมาก
การสูญเสียสารออกฤทธิ์ของอัลคิลกลูโคไซด์ในส่วนผสมของปฏิกิริยามีความสัมพันธ์ที่ดีกับการเกิดโพลีกลูโคส ในกรณีที่ปฏิกิริยามีมากเกินไป ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นโพลีเฟสอีกครั้งผ่านการตกตะกอนของโพลีกลูโคส ดังนั้น คุณภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์จึงได้รับผลกระทบอย่างมากจากระยะเวลาที่ปฏิกิริยาสิ้นสุดลง เริ่มต้นด้วยกลูโคสของแข็ง อัลคิลกลูโคไซด์ในผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิจะมีปริมาณลดลง ทำให้สามารถกรององค์ประกอบที่มีขั้วอื่นๆ (โพลีกลูโคส) และคาร์โบไฮเดรตที่เหลือออกจากส่วนผสมที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งยังไม่เกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ได้
ในกระบวนการที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์อีเทอร์ริฟิเคชันจะค่อนข้างต่ำ (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิปฏิกิริยา เวลา ประเภทของตัวเร่งปฏิกิริยาและความเข้มข้น ฯลฯ)
รูปที่ 4 แสดงให้เห็นกระบวนการทั่วไปของปฏิกิริยาโดยตรงระหว่างเดกซ์โทรสและแอลกอฮอล์ไขมัน (C12/14-OH)

อุณหภูมิและความดันของพารามิเตอร์ปฏิกิริยามีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดในปฏิกิริยาฟิชเชอร์ไกลเคชั่น เพื่อผลิตอัลคิลโพลีไกลโคไซด์ที่มีผลิตภัณฑ์รองต่ำ ความดันและอุณหภูมิจะต้องปรับให้เหมาะสมและควบคุมอย่างเคร่งครัด
อัลคิลโพลีไกลโคไซด์มีปริมาณผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิต่ำ ซึ่งเกิดจากอุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำ (<100℃) ในปฏิกิริยาอะซีทาไลเซชัน อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่ต่ำส่งผลให้เวลาในการทำปฏิกิริยาค่อนข้างนาน (ขึ้นอยู่กับความยาวของสายโซ่ของแอลกอฮอล์) และประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์จำเพาะต่ำ อุณหภูมิปฏิกิริยาที่ค่อนข้างสูง (>100℃ โดยทั่วไปคือ 110-120℃) อาจทำให้สีของคาร์โบไฮเดรตเปลี่ยนไป การแยกผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่มีจุดเดือดต่ำ (น้ำในกระบวนการสังเคราะห์โดยตรง และแอลกอฮอล์สายโซ่สั้นในกระบวนการทรานส์อะซีทาไลเซชัน) ออกจากส่วนผสมปฏิกิริยา จะทำให้สมดุลอะซีทาไลเซชันเปลี่ยนไปที่ด้านผลิตภัณฑ์ หากมีการผลิตน้ำในปริมาณที่ค่อนข้างมากต่อหน่วยเวลา เช่น จากอุณหภูมิปฏิกิริยาที่สูง จำเป็นต้องมีการเตรียมการสำหรับการกำจัดน้ำนี้ออกจากส่วนผสมปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยลดการเกิดปฏิกิริยาทุติยภูมิ (โดยเฉพาะการเกิดโพลีเดกซ์โทรส) ที่เกิดขึ้นเมื่อมีน้ำ ประสิทธิภาพการระเหยของขั้นตอนปฏิกิริยาไม่ได้ขึ้นอยู่กับความดันเพียงอย่างเดียว แต่ยังรวมถึงพื้นที่การระเหยด้วย ความดันปฏิกิริยาโดยทั่วไปในปฏิกิริยาทรานส์อะซิทัลไลเซชันและการสังเคราะห์โดยตรงอยู่ระหว่าง 20 ถึง 100 มิลลิบาร์
ปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกในกระบวนการไกลโคซิเดชัน ซึ่งจะยับยั้งการก่อตัวของโพลีกลูโคสและอีเทอร์ริฟิเคชัน ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อะซีตัลหรืออะซีตัลย้อนกลับในการสังเคราะห์แบบฟิชเชอร์จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยกรด โดยหลักการแล้ว กรดใดๆ ที่มีความเข้มข้นเพียงพอจะเหมาะสำหรับจุดประสงค์นี้ เช่น กรดซัลฟิวริก พารา-โทลูอีน กรดอัลคิลเบนซีนซัลโฟนิก และกรดซัลโฟนิกซัคซินิก อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเป็นกรดและความเข้มข้นของกรดในแอลกอฮอล์ ปฏิกิริยารองที่สามารถเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดได้ (เช่น การก่อตัวของโพลีกลูโคส) เกิดขึ้นเป็นหลักในเฟสที่มีขั้ว (น้ำปริมาณเล็กน้อย) ของส่วนผสมปฏิกิริยา และโซ่อัลคิลที่สามารถลดได้โดยการใช้กรดไฮโดรโฟบิก (เช่น กรดอัลคิลเบนซีนซัลโฟนิก) จะถูกละลายเป็นหลักในเฟสที่มีขั้วน้อยกว่าของส่วนผสมปฏิกิริยา
หลังปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยากรดจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยเบสที่เหมาะสม เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์ ส่วนผสมปฏิกิริยาที่ถูกทำให้เป็นกลางจะเป็นสารละลายสีเหลืองอ่อนที่มีแอลกอฮอล์ไขมัน 50 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณแอลกอฮอล์ไขมันที่สูงเกิดจากอัตราส่วนโมลาร์ของคาร์โบไฮเดรตต่อแอลกอฮอล์ไขมัน อัตราส่วนนี้จะถูกปรับเพื่อให้ได้ค่า DP เฉพาะสำหรับอัลคิลโพลีไกลโคไซด์เชิงอุตสาหกรรม ซึ่งโดยปกติจะอยู่ระหว่าง 1:2 ถึง 1:6
แอลกอฮอล์ไขมันส่วนเกินจะถูกกำจัดออกโดยการกลั่นสุญญากาศ เงื่อนไขขอบเขตที่สำคัญประกอบด้วย:
– ปริมาณแอลกอฮอล์ไขมันตกค้างในผลิตภัณฑ์จะต้อง<1% เพราะอื่นๆ
ความสามารถในการละลายและกลิ่นได้รับผลกระทบในทางลบ
- เพื่อลดการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสที่ไม่ต้องการหรือส่วนประกอบที่เปลี่ยนสี ความเครียดจากความร้อนและระยะเวลาคงอยู่ของผลิตภัณฑ์เป้าหมายจะต้องถูกรักษาให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยขึ้นอยู่กับความยาวของสายโซ่ของแอลกอฮอล์
- ไม่ควรมีโมโนไกลโคไซด์เข้าไปในสารกลั่น เนื่องจากสารกลั่นจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในการทำปฏิกิริยาเป็นแอลกอฮอล์ไขมันบริสุทธิ์
ในกรณีของโดเดคานอล/เตตราเดคานอล ข้อกำหนดเหล่านี้ใช้เพื่อกำจัดแอลกอฮอล์ไขมันส่วนเกิน ซึ่งส่วนใหญ่แล้วเป็นที่น่าพอใจผ่านการกลั่นแบบหลายขั้นตอน สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ เมื่อปริมาณแอลกอฮอล์ไขมันลดลง ความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนและมวลในขั้นตอนการกลั่นขั้นสุดท้าย
ดังนั้นเครื่องระเหยแบบบางหรือช่วงสั้นจึงเป็นที่นิยมใช้กัน ในเครื่องระเหยเหล่านี้ ฟิล์มที่เคลื่อนที่ด้วยกลไกทำให้มีประสิทธิภาพการระเหยสูงกว่า มีเวลาคงตัวของผลิตภัณฑ์สั้นลง และยังมีสุญญากาศที่ดีอีกด้วย ผลิตภัณฑ์สุดท้ายหลังการกลั่นคืออัลคิลโพลีไกลโคไซด์บริสุทธิ์เกือบสมบูรณ์ ซึ่งสะสมอยู่ในรูปของแข็งที่มีจุดหลอมเหลว 70°C ถึง 150°C ขั้นตอนหลักของการสังเคราะห์อัลคิลสรุปไว้ในรูปที่ 5

ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตที่ใช้ วงจรการไหลของแอลกอฮอล์หนึ่งหรือสองรอบจะสะสมในการผลิตอัลคิลโพลีไกลโคไซด์ ซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ไขมันส่วนเกิน ในขณะที่แอลกอฮอล์สายสั้นสามารถกู้คืนได้เกือบสมบูรณ์ แอลกอฮอล์เหล่านี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในปฏิกิริยาต่อไปได้ ความจำเป็นในการทำให้บริสุทธิ์หรือความถี่ในการดำเนินการขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนที่สะสมอยู่ในแอลกอฮอล์ ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของขั้นตอนก่อนหน้า (เช่น ปฏิกิริยาการกำจัดแอลกอฮอล์)
หลังจากกำจัดแอลกอฮอล์ไขมันออกแล้ว สารออกฤทธิ์ของอัลคิลโพลีไกลโคไซด์จะถูกละลายในน้ำโดยตรง ทำให้เกิดเป็นเพสต์อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ที่มีความหนืดสูง 50-70% ในขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ขั้นต่อไป เพสต์นี้จะถูกทำให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพน่าพอใจตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เหล่านี้อาจประกอบด้วยการฟอกสีผลิตภัณฑ์ การปรับคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ เช่น ค่า pH และปริมาณสารออกฤทธิ์ และการทำให้จุลินทรีย์คงตัว ในเอกสารสิทธิบัตร มีตัวอย่างมากมายของการฟอกสีแบบรีดักชันและแบบออกซิเดชัน รวมถึงกระบวนการสองขั้นตอนของการฟอกสีแบบออกซิเดชันและการทำให้จุลินทรีย์คงตัวแบบรีดักชัน ความพยายามและต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนเหล่านี้เพื่อให้ได้คุณสมบัติคุณภาพบางอย่าง เช่น สี ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ วัตถุดิบเริ่มต้น DP ที่ต้องการ และคุณภาพของขั้นตอนกระบวนการ
รูปที่ 6 แสดงขั้นตอนการผลิตทางอุตสาหกรรมสำหรับอัลคิลโพลีไกลโคไซด์สายยาว (C12/14 APG) ผ่านการสังเคราะห์โดยตรง