Designkravene til et alkylglykosidproduksjonsanlegg basert på Fisher-syntese avhenger i stor grad av typen karbohydrat som brukes og kjedelengden til alkoholen som brukes. Produksjonen av vannløselige alkylglykosider basert på oktanol/dekanol og dodekanol/tetradekanol ble først introdusert. Alkylpolyglykosider som for en gitt DP er uløselige i vann på grunn av alkoholen som brukes (antall C-atomer i alkylchianen ≥ 16), behandles separat.
Under betingelser for alkylpolyglukosidsyntese katalysert av syre, genereres sekundære produkter som polyglukoseeter og fargede urenheter. Polyglukose er et amorft stoff dannet ved glykosylpolymerisasjon under synteseprosessen. Typen og konsentrasjonen av den sekundære reaksjonen avhenger av prosessparametrene, som temperatur, trykk, reaksjonstid, katalysator, etc. Et av problemene som er løst ved utviklingen av industriell alkylpolyglukosidproduksjon de siste årene, er å minimere dannelsen av sekundære produkter relatert til syntesen.
Generelt sett har kortkjedede alkoholbaserte (C8/10-OH) og alkylglykosider med lav DP (stor alkoholoverdose) minst produksjonsproblemer. I reaksjonsfasen, med økningen av overskuddsalkohol, reduseres produksjonen av sekundærprodukter. Dette reduserer termisk stress og fjerner overskuddsalkohol under dannelsen av pyrolyseprodukter.
Fisher-glykosidering kan beskrives som en prosess der glukose reagerer relativt raskt i det første trinnet og oligomer-likevekt oppnås. Dette trinnet etterfølges av en langsom nedbrytning av alkylglykosider. Nedbrytningsprosessen involverer trinn som dealkylering og polymerisasjon, som ved økte konsentrasjoner irreversibelt danner en termodynamisk mer stabil polyglukose. Reaksjonsblandingen som overskrider den optimale reaksjonstiden kalles overreaksjon. Hvis reaksjonen avsluttes for tidlig, inneholder den resulterende reaksjonsblandingen store mengder gjenværende glukose.
Tapet av aktive stoffer i alkylglukosid i reaksjonsblandingen har en god sammenheng med dannelsen av polyglukose. Ved for kraftig reaksjon blir reaksjonsblandingen gradvis flerfaset igjen gjennom utfelling av polyglukose. Derfor påvirkes produktkvaliteten og produktutbyttet alvorlig av tidspunktet for reaksjonsavslutning. Fra og med fast glukose er alkylglykosidene i sekundærproduktene lavere i innhold, slik at de andre polare komponentene (polyglukose) og de gjenværende karbohydratene filtreres ut av den reaktive blandingen som aldri har reagert fullstendig.
I den optimaliserte prosessen er konsentrasjonen av foretringsproduktet relativt lav (avhengig av reaksjonstemperatur, tid, katalysatortype og konsentrasjon, osv.).
Figur 4 viser det typiske forløpet av en direkte reaksjon mellom dekstrose og fettalkohol (C12/14-OH).

Temperaturen og trykket til reaksjonsparametrene er nært knyttet til hverandre i fischer-glykeringsreaksjonen. For å produsere alkylpolyglykosider med lave sekundærprodukter, må trykk og temperatur tilpasses hverandre og kontrolleres strengt.
Alkylpolyglykosider med lavt innhold av sekundærprodukter forårsaket av lave reaksjonstemperaturer (<100 ℃) i acetaliseringen. Lave temperaturer resulterer imidlertid i relativt lange reaksjonstider (avhengig av alkoholens kjedelengde) og lav spesifikk reaktoreffektivitet. Relativt høye reaksjonstemperaturer (>100 ℃, vanligvis 110-120 ℃) kan føre til endringer i fargen på karbohydratene. Ved å fjerne de lavtkokende reaksjonsproduktene (vann i direkte syntese, kortkjedede alkoholer i transacetaliseringsprosessen) fra reaksjonsblandingen, forskyves acetaliseringslikevekten til produktsiden. Hvis en relativt stor mengde vann produseres per tidsenhet, for eksempel ved høye reaksjonstemperaturer, må det sørges for effektiv fjerning av dette vannet fra reaksjonsblandingen. Dette minimerer sekundærreaksjoner (spesielt dannelsen av polydekstrose) som finner sted i nærvær av vann. Fordampningseffektiviteten til et reaksjonstrinn avhenger ikke bare av trykk, men også fordampningsareal osv. Typiske reaksjonstrykk i transacetaliserings- og direkte syntesevariantene er mellom 20 og 100 mbar.
En annen viktig optimaliseringsfaktor er utviklingen av selektive katalysatorer i glykosideringsprosessen, og dermed hemmer man for eksempel polyglukosedannelse og foretring. Som allerede nevnt katalyseres acetal eller revers acetal i Fischer-syntese av syrer. I prinsippet er enhver syre med tilstrekkelig styrke egnet for dette formålet, slik som svovelsyre, p-toluen og alkylbenzensulfonsyre og sulfonsyre. Reaksjonshastigheten avhenger av surhetsgraden og konsentrasjonen av syren i alkoholen. Sekundære reaksjoner som også kan katalyseres av syrer (f.eks. polyglukosedannelse) forekommer primært i den polare fasen (sporvann) av reaksjonsblandingen, og alkylkjeder som kan reduseres ved bruk av hydrofobe syrer (f.eks. alkylbenzensulfonsyre) løses primært opp i den mindre polare fasen av reaksjonsblandingen.
Etter reaksjonen nøytraliseres syrekatalysatoren med en passende base, slik som natriumhydroksid og magnesiumoksid. Den nøytraliserte reaksjonsblandingen er en blekgul løsning som inneholder 50 til 80 prosent fettalkoholer. Høyt fettalkoholinnhold skyldes molforholdet mellom karbohydrater og fettalkoholer. Dette forholdet justeres for å oppnå en spesifikk DP for industrielle alkylpolyglykosider, og er vanligvis mellom 1:2 og 1:6.
Overskudd av fettalkohol fjernes ved vakuumdestillasjon. Viktige grensebetingelser inkluderer:
– Resterende fettalkoholinnhold i produktet må være<1 % fordi andre
klok løselighet og lukt påvirkes negativt.
- For å minimere dannelsen av uønskede pyrolyseprodukter eller misfargende komponenter, må termisk stress og oppholdstid for målproduktet holdes så lav som mulig, avhengig av alkoholens kjedelengde.
- Ingen monoglykosider skal komme inn i destillatet fordi destillatet resirkuleres i reaksjonen som ren fettalkohol.
Når det gjelder dodekanol/tetradekanol, brukes disse kravene for fjerning av overflødige fettalkoholer, som i stor grad er tilfredsstillende gjennom flertrinnsdestillasjon. Det er viktig å merke seg at viskositeten øker betydelig når innholdet av fettalkoholer synker. Dette svekker åpenbart varme- og masseoverføringen i den endelige destillasjonsfasen.
Derfor foretrekkes tynne eller korttrekkende fordampere. I disse fordamperne gir den mekanisk bevegelige filmen høyere fordampningseffektivitet og kortere produktoppholdstid, samt godt vakuum. Sluttproduktet etter destillasjon er et nesten rent alkylpolyglykosid, som akkumuleres som et fast stoff med et smeltepunkt på 70 ℃ til 150 ℃. Hovedprosesstrinnene for alkylsyntese er oppsummert i figur 5.

Avhengig av hvilken produksjonsprosess som brukes, akkumuleres én eller to alkoholsyklusstrømmer i produksjonen av alkylpolyglykosid; overskudd av fettalkoholer, mens kortkjedede alkoholer kan gjenvinnes nesten fullstendig. Disse alkoholene kan gjenbrukes i påfølgende reaksjoner. Behovet for rensing eller hyppigheten av rensetrinnene som må utføres, avhenger av urenhetene som akkumuleres i alkoholen. Dette er i stor grad avhengig av kvaliteten på de foregående prosesstrinnene (for eksempel reaksjon, fjerning av alkohol).
Etter fjerning av fettalkoholen løses det aktive stoffet alkylpolyglykosid direkte opp i vann, slik at det dannes en høyviskøs alkylpolyglykosidpasta på 50 til 70 % av det dannes. I påfølgende raffineringstrinn opparbeides denne pastaen til et produkt av tilfredsstillende kvalitet i samsvar med ytelsesrelaterte krav. Disse raffineringstrinnene kan omfatte bleking av produktet, justering av produktegenskaper, som pH-verdi og innhold av aktivt stoff, og mikrobiell stabilisering. I patentlitteraturen finnes det mange eksempler på reduktiv og oksidativ bleking og totrinnsprosesser med oksidativ bleking og reduktiv stabilisering. Innsatsen og dermed kostnadene involvert i disse prosesstrinnene for å oppnå visse kvalitetsegenskaper, som farge, avhenger av ytelseskrav, utgangsmaterialene, den nødvendige DP-en og kvaliteten på prosesstrinnene.
Figur 6 illustrerer en industriell produksjonsprosess for langkjedede alkylpolyglykosider (C12/14 APG) via direkte syntese.