A Extração de Cafeina

1 Introdução

A cafeína é uma substância branca, que constitui 2-3,5 % do conteúdo das folhas de chá, juntamente com polissacarídeos, como amido e celulose, aminoácidos e taninos, entre outros.

Atualmente, vários estudos sugerem efeitos potencialmente benéficos na saúde devido ao consumo da bebida, como a eficiência e proteção contra alguns tipos de câncer, doenças do fígado e danos aos tecidos induzidos por radiação. O café contém vários componentes bioativos que podem explicar esse efeito positivo, destacando-se os antioxidantes. A solubilidade da cafeína em água é de 2,2 mg/mL, a 25 ºC, e de 670 mg/mL, a 100 ºC, contrariamente ao amido e à celulose, que são praticamente insolúveis em água. Por conseguinte, leva-se uma mistura de água, chá e CaCO3 à ebulição durante 30 minutos. Na extração sólido-líquido dessa mistura, a maior parte da cafeína passa para a fase aquosa. Outros compostos igualmente solúveis em água, tais como os taninos, ainda estão presentes na solução, sendo indesejáveis na extração orgânica posterior. Estes possuem uma polaridade intermédia, pelo que é necessário convertê-los em compostos mais polares para que não se dissolvam num solvente não polar, como o diclorometano, e sejam separados da cafeína. Assim, recorre-se à hidrólise básica do grupo éster por tratamento com CaCO3, ocorrendo a seguinte e principal reação química da atividade:

[pic 1]

Posteriormente, o diclorometano separa a cafeína dos constituintes polares, formando um sistema bifásico que muitas vezes pode emulsionar. Finalmente, procede-se a uma destilação (preferencialmente a pressão reduzida) do diclorometano e pesagem da cafeína impura obtida.

2 Objetivo

O objetivo dessa prática é extrair o máximo possível de cafeína de uma amostra de chá preto.

3 Revisão Bibliográfica

3.1 Prática

A extração simples é normalmente realizada em um funil de separação, por agitação da solução a ser extraída com agitador. O volume ocupado no funil de decantação não deve ultrapassar 3/4 do volume total do mesmo. Ademais, quando se utiliza solventes muito voláteis, como éter etílico, a pressão interna do sistema deve ser constantemente aliviada durante a agitação sob perigo de explosão e quando se extrai ácidos com soluções de carbonato ou bicarbonato, por causa da pressão interna causada pela evolução do dióxido de carbono.

3.2 Emulsões

Durante o processo de extração, pode ocorrer emulsão, isto é, gotas de uma fase permanecem em suspensão na outra fase. Para quebrar a emulsão em alguns casos, basta deixar a mistura em repouso por alguns minutos. Em outros, a emulsão persiste por horas ou dias. Neste caso, o processo pode ser acelerado por adição de agentes ante emulsificantes.

A emulsão acontece devido a diferença de densidade entre as duas fases. Logo, a adição de um composto capaz de aumentar a diferença de densidade contribui para quebrar a emulsão. Por exemplo, a adição do cloreto de sódio aumenta a densidade da fase aquosa; o pentano é usado para diminuir enquanto que o tetracloreto de carbono para aumentar a densidade das soluções orgânicas. As emulsões podem ocorrer em extrações envolvendo soluções básicas, porque o sal formado pode ter características emulsificantes, entretanto algumas gotas de ácido acético resolvem este problema.

3.3 Salting-out ou Dessolubilização

O efeito de dessolubilização ou salting-out é quando se adiciona sal afim de aumentar o coeficiente de distribuição, porque os sais diminuem consideravelmente a solubilidade da maioria dos compostos orgânicos em água. Alguns dos sais que são acrescentados: cloreto de sódio, sulfato de sódio ou cloreto de amônio, à solução aquosa.

4 Parte Experimental

4.1 Materiais

• Balança analítica;

• Balão;

• Barra magnética de agitação;

• Chapa de aquecimento;

• Erlenmeyer;

• Espátula;

• Evaporador rotativo;

• Funil de decantação;

• Papel filtro.

4.2 Substancias  

• Folhas de Chá Preto;

• CaCO3;

• Água Destilada;

• NaCl;

• Diclorometano;

• NaSO4;

4.3 Procedimento

Foram adicionados 15,09 g de folhas de chá preto, 5,01 g de CaCO3, 180 mL de água destilada e uma barra magnética de agitação ("peixinho") em um erlenmeyer de 500 mL, aquecendo e agitando o mesmo durante 30 minutos começando a contar o tempo a partir do ponto de fervura, por intermédio de uma chapa de aquecimento. Abaixo está a Imagem 1, representando esta parte inicial.