Acid hydrolysis of cellulose in a differential scanning calorimeter

Abstract

Differential scanning calorimetry was applied to the decompositions of cellulose and D-glucose with several concentration of sulfuric acid. The heat of reaction for cellulose was slightly less than that for glucose. It suggests that the heat of hydrolysis of the (β-1,4-glucosidic linkage is endothermic.

The degree of reaction obtained by means of a commercial kinetic program was 1.1±0.1, which was independent of the acid concentration for both cellulose and glucose.

The quantity of D-glucose produced by saccharification of cellulose was estimated using kinetic parameters obtained for cellulose and glucose, which were assumed to express the respective parameters for the successive first-order reactions cellulose to D-glucose, and glucose to decomposition products.

Zusammenfassung

Die Zersetzung von Cellulose und D-Glucose durch Schwefelsäure unterschiedlicher Konzentration wurde mittels DSC untersucht. Die Reaktionswärme ist bei Cellulose etwas geringer als bei Glucose, was zeigt, daß die Hydrolyse derβ-1,4-Glucosidbindung ein endothermer Vorgang ist. Der mittels eines kommerziellen kinetischen Programms erhaltene Reaktionsgrad beträgt 1.1±0.1 und erwies sich sowohl bei Cellulose als auch bei Glucose als unabhängig von der Säurekonzentration. Die durch Verzuckerung von Cellulose gebildete Menge an D-Glucose wurde unter Verwendung von für Cellulose und Glucose erhaltenen kinetischen Parametern bestimmt, für die angenommen wurde, daß sie die entsprechenden Parameter der Folgereaktionen erster Ordnung Cellulose → D-Glucose und Glucose → Zersetzungsprodukte darstellen.

Резюме

Методом дифференциа льной сканирующей калориметрии провед ено изучение разложения целлюлоз ы и Д-глюкозы. Теплота р еакции разложения целлюлоз ы была немно-го меньше, чем для глюкоз ы. Это заставляет пред полагать, что теплота реакции г идроли-за β-1,4-глюкозидного звена является ендотерми ч еской. Степень реакции для г люкозы и целлюлозы, вычислен ная с помощью доступн ой кинетической програ ммы, была равной 1.1±0.1 и была независимой от концентрации кисл оты. Количество Д-глюкозы, полученной осахариванием целлю лозы, было оценено на о снове кинетических параме тров, полученных для целлюлозы и глюко зы и которые были прин яты, чтобы выразить соответств ующие параметры для паралл ельно протекающих ре акций первого порядка прев ращения целлю-лозы до глюкозы и разложен ия глюкозы.