Aula_04_Processos Extrativos

Prévia do material em texto

27/08/2015
1
Processos Extrativos
Marcelo Ap. da Silva
Célula Vegetal e Extração
Definição de Extração
“ O termo extração significa retirar, da forma mais seletiva possível, as
substâncias ou fração ativa contida na droga vegetal, utilizando, para isso,
um líquido ou mistura de líquidos tecnologicamente apropriados e
toxicologicamente seguros.”
Um líquido 
ou 
Mistura de líquidos 
Solução Extrativa
Célula Vegetal e Extração
Dissolução Preferencial  Depende do solvente utilizado na extração
Extração Sólido-Líquido
Fatores que Interferem no Processo de Extração
Características do material vegetal
Tamanho de Partícula (Grau de Divisão)
Temperatura
Agitação e Tempo de Extração
Polaridade do Solvente Usado
Saturação do Líquido Extrator
pH
Teor de Umidade
Porosidade do Leito (material de extração)
Localização dos Constituintes
O grau de divisão do material irá influenciar diretamente a eficiência da extração
Fatores que Interferem no Processo de Extração
Importante a padronização do tamanho de Partícula antes da Extração
Uso de Tamises para 
padronização do tamanho 
de partícula 
Classificações das Extrações 
-) Operação de Extração Parcial (extração sem esgotamento total)
Infusão, Digestão, Decocção, Maceração 
-) Operação de Extração Exaustiva (extração com esgotamento total)
Percolação, Extração com Fluído Supercrítico
27/08/2015
2
Líquido Extrator
Solvente
Tipos de Substâncias preferencialmente 
extraídas
Éter de petróleo, hexano
- Lipídeos, ceras, pigmentos, 
furanocumarinas;
Tolueno, diclorometano, 
clorofórmio
- Bases livres de alcalóides, antraquinonas 
livres, óleos voláteis, glicosídeos 
cardiotônicos;
Acetato de etila, n-butanol - Flavonóides, cumarinas simples;
Etanol, metanol - Heterosídeos em geral;
Misturas hidroalcoólicas, água - Saponinas, taninos;
Água acidificada
- Alcalóides;
Água alcalinizada - Saponinas.
Líquido Extrator
A escolha do Solvente e Baseada
-) Estabilidade
-) Toxicidade
-) Disponibilidade
-) Viscosidade
-) Reatividade
-) Tensão Superficial
-) Custo
Líquido Extrator
FDA  Classifica três classes de solventes
Classe 1:
Solventes extremamente tóxicos, não aceito nos processos 
extrativos
Benzeno CCl4 1,2-Dicloroetano
1,1-Dicloroetano 1,1,1-Tricloroetano
Classe 2:
Solventes de considerável tóxicos
Acetonitrila CHCl3 Hexano MeOH
Tolueno Etil metil cetona CH2Cl2
Líquido Extrator
FDA  Classificação
Seu uso é permitido em casos e condições especificas (Limite de
concentração variando de 50 a 3880 ppm, dependendo do solvente
utilizado)
Classe 3:
Solventes aceitos
Acetona Etanol Acetato de Etila
1-Propanol 2-Propanol Acetato propílico
Líquido Extrator
FDA  Classificação
Permitindo uma pequena porcentagem de resíduo do solvente no
produto final
Polaridade dos Líquidos Extratores
27/08/2015
3
Polaridade dos Líquidos Extratores Adequação Tecnológica do Líquido Extrator
A principal característica desejada é a facilidade de sua
eliminação da solução extrativa
O Líquido extrator não pode apresentar toxicidade 
Processos Extrativos_Infusão
Infusão é uma bebida feita pela imersão de uma droga vegetal em água fervente 
(100 °C)
Técnica
Permanência do material vegetal, durante certo tempo, em água fervente, em
recipiente tampado Importante Padronizar todos os passos para a obtenção
Vantagens
facilidade
baixo custo
Desvantagens
limitações pela alta temperatura
Aplicável a partes vegetais de estrutura mole, as quais devem ser contundidas,
cortadas ou pulverizadas grosseiramente Facilita a extração
Extração a quente em sistemas aberto
Processos Extrativos_Decocção
Material vegetal em contato, durante um certo tempo, com um solvente 
(geralmente água) em ebulição
Vantagens
Simplicidade
Desvantagens
Algumas substâncias ativas são alteradas por aquecimento prolongado
Tem emprego restrito, pois muitas substâncias ativas são alteradas por um
aquecimento prolongado
Mais usada com materiais vegetais duros e de natureza lenhosa
Extração a quente em sistemas aberto
Processos Extrativos_Digestão
A digestão consiste em manter o material vegetal em contato,
durante certo tempo, com um solvente (normalmente água) em
uma temperatura branda ± 50 ºC ( 40ºC a 60 ºC ), não pode
deixar o solvente entrar em ebulição
 Mais usada com materiais vegetais
duros e de natureza lenhosa
Extração a quente em sistemas aberto
Vantagens
Simplicidade
Desvantagens
Algumas substâncias ativas são alteradas por 
aquecimento prolongado
Extração a quente em sistemas fechado
Processos Extrativos_Sob Refluxo
Consiste em submeter o material vegetal à extração com um solvente em
ebulição, em um aparelho dotado de um recipiente  acoplado a um
condensador
As mesmas precauções já mencionadas, com
relação à termolabilidade de algumas
substâncias, devem ser observadas
27/08/2015
4
Processos Extrativos_Soxhlet
Extração a quente em sistemas fechado
É utilizada, sobretudo, para extrair sólidos com solventes voláteis 
emprega o Aparelho de Soxhlet (inventado em 1879 por Franz Von Soxhlet)
-) Em cada ciclo da operação, o material vegetal entra em contato com o solvente
renovado possibilitando com isso, uma extração altamente eficiente
Utiliza refluxo de solvente em um processo intermitente
Vantagens:
-) empregando uma quantidade reduzida de solvente
Desvantagens:
-) O líquido extrator fica em constante aquecimento
Processos Extrativos_Soxhlet
Extração a quente em sistemas fechado
Processos Extrativos_Soxhlet Processos Extrativos_Maceração
Designa a operação na qual a extração da matéria-prima vegetal é 
armazenada em recipiente fechado durante um período prolongado (horas ou 
dias), sob agitação ocasional e sem renovação do líquido extrator
Padronizar a quantidade de Líquido extrator e de Material Vegetal
Processos Extrativos_Maceração
Pela sua natureza  Não conduz ao esgotamento total das substâncias 
Saturação do Líquido Extrator
Equilíbrio difusional estabelecido 
Renovação do Líquido Extrator
Diversas variações conhecidas desta operação objetivam, essencialmente, o 
aumento da eficiência de extração
Processos Extrativos_Maceração 
(Variações)
Maceração com Aquecimento  maceração realizada em sistema
aquecido a 40 – 60 ºC (também pode ser chamada de Digestão)
Maceração dinâmica  maceração feita sob agitação mecânica
constante
Remaceração  quando a operação é repetida utilizando o
mesmo material vegetal, renovando-se apenas o líquido extrator
Obs  Água pura ou Misturas hidroalcóolicas com concentrações menores que 25 % são
favoráveis a proliferação de Microorganismos
27/08/2015
5
Processos Extrativos_Maceração
Fatores que influenciam a eficiência do processo
Material vegetal  Quantidade, natureza, teor de umidade, tamanho de 
partícula, capacidade de intumescimento
Líquido extrator  Seletividade e quantidade
Sistema  Proporção droga:líquido extrator, temperatura, agitação, pH, 
tempo de extração
Processos Extrativos_Percolação
Definição
Extração exaustiva das substâncias ativas
A droga vegetal moída é colocada em um recipiente cônico ou cilíndrico
(percolador), de vidro ou de metal, através do qual é feito passar o líquido
extrator (percolado)
O procedimento usual de percolação, tal
como descrito em diversas farmacopéias,
caracteriza a percolação simples e a
percolação fracionada
Processos Extrativos_Percolação
-) Percolação Simples (Procedimento de Preparo)
1) Intumescimento prévio da droga com o líquido extrator;
2) Empacotamento homogêneo do percolador (não compactar muito a droga vegetal);
3) Ajustar a velocidade de fluxo (lenta,moderada ou rápida) Segundo a Farmacopéia
Lenta 0,5 a 1,0 mL/mim/Kg
Moderada 1,0 a 2,0 mL/mim/Kg
Rápida 2,0 a 5,0 mL/mim/Kg
-) Percolação Fracionada
Separação das duas ou três primeiras frações do percolado e usar o
resto para a alimentação dos outros percoladores
Partícula muito pequena e Percolador muito compactado atrapalha o fluxo na percolação
Processos Extrativos_Percolação
Processos Extrativos_Percolação
Retirada no processo de percolação
fracionada
Processos Extrativos_Percolação
Carrossel
27/08/2015
6
Processos Extrativos_Percolação
Vantagens
Esgotamento da droga vegetal
Desvantagens
Alta quantidade de líquido extrator requerida para esgotar a droga
vegetal
Recupera o
Solvente 
Processos Extrativos_Hidrodestilação
É usado especialmente para a obtenção de óleos essenciais de órgão vegetais
Os óleos voláteis são imiscíveis com a água  formam duas fases separáveis
Extração a quente em sistemas fechado
Na Hidrodestilação a matéria prima é imersa na água que
evapora juntamente com as substâncias voláteis
Equipamento usado em extrações industriais
Desvantagens
Este processo pode levar à formação de artefatos em função da alta
temperatura empregada
Preferencialmente este método é usado para a extração de óleos de
plantas frescas
Extração a quente em sistemas fechado
Processos Extrativos_Hidrodestilação Processos Extrativos_Arraste por Vapor d´água
O vapor passa através da matriz e as substâncias voláteis se
difundem através da corrente de vapor
Processos Extrativos_Arraste por Vapor d´água
Erva Baleeira (Cordia verbenacea)
Processos Extrativos_Arraste por Vapor d´água
27/08/2015
7
Arraste por Vapor d´água X Hidrodestilação
Hidrodestilação:
Contato com a água quente por longos períodos provoca 
Degradação de substâncias termossensíveis e hidrolise parcial de algumas 
substâncias.
Arraste por Vapor d´água:
Permite destilar substâncias termicamente sensíveis, imiscíveis 
com a água, a temperatura reduzida. 
Processos Extrativos_Turbólise
Extração a frio
Turbolização a extração ocorre concomitantemente com a redução do
tamanho de partícula  resultado da aplicação de elevadas forças de
cisalhamento
Pulveriza as partes vegetais e removem os conteúdos 
celulares
A redução drástica do tamanho de partícula e o conseqüente
rompimento das células favorecem a rápida dissolução das substâncias,
resultando em tempos de extração da ordem de minutos.
Processos Extrativos_Turbólise Processos Extrativos_Turbólise
Desvantagens
-) Difícil separação da solução extrativa por filtração;
-) Geração de calor durante o procedimento (que obriga a controlar a temperatura);
-) Restringe o emprego de líquidos voláteis;
-) Limitação técnica (quando se trata de caules, raízes ou materiais de elevada dureza)
Extração Líquido-Líquido
A extração líquido / líquido ocupa um lugar de destaque na prática farmacêutica e
de modo especial na Farmacognosia
O procedimento está fundamentado na Lei de distribuição de Nernst  que diz
ser constante a relação das concentrações de uma substância quando esta se
distribui entre duas fases líquidas imiscíveis, estabelecido o estado de equilíbrio a
uma dada temperatura
Esta constante chama-se coeficiente de partição e é designado por K.
Considerando o sistema abaixo, teremos:
Ks Coeficiente de partição ou de distribuição 
[Sol. Org]  Concentração do soluto na fase orgânica 
[Sol. Aqu]  Concentração do soluto na fase aquosa
Ks = [Sol. Org] / [Sol. Aqu]
Extração Líquido-Líquido
27/08/2015
8
Extração por Fluido Supercrítico
ESTADOS DA 
MATÉRIA
SÓLIDO
LÍQUIDO
SUPERCRÍTICO
GASOSO
Extração por Fluido Supercrítico
Fluidos supercríticos têm características de transferência de massa
adequada (baixa viscosidade e alta velocidade de difusão comparadas com os
líquidos)
São gases à temperatura ambiente, relativamente inertes, não tóxicos e
econômicos. As suas propriedades extrativas podem se modificar com a adição
de co-solventes como metanol, etanol, propanol e água.
Extração por Fluido Supercrítico
A passagem para o estado supercrítico pode ser
visualizada quando, ao se aumentar a pressão e a temperatura
do sistema, a interface que separa as fases desaparece.
. Propriedade de alguns fluidos supercríticos.
Fluido Temperatura
Crítica, ºC
Pressão
Crítica, atm
Densidade no Ponto
Crítico, g/mL
Densidade a 400
atm, g/mL
CO2
N2O
NH3
N-Butano
31.3
36.5
132.5
152.0
72.9
71.7
112.5
37.5
0.47
0.45
0.24
0.23
0.96
0.94
0.40
0.50
Fonte Skoog 1998.
Extração por Fluido Supercrítico
Extração por Fluido Supercrítico
Comportamento Desejável do Fluído
-) Altos valores de Densidade  Atribuem ao solvente um elevado
poder de solubilização
-) Baixos valores de Viscosidade + Altos valores de Difusividade 
Promove Alto poder de Penetração no Material
Extração por Fluido Supercrítico
A grande vantagem dessa tecnologia, advém da facilidade em se 
alterar o Poder de Solvatação do solvente por mudanças na temperatura 
e pressão. 
-) Isso altera a capacidade de 
solubilização de substâncias
-) Altera com isso, a seletividade
Comportamento de um soluto em função 
da pressão e da temperatura (Brunner, 2005)
27/08/2015
9
Extração por Fluido Supercrítico
Co-solvente ou Modificadores  Para contornar o problema
de polaridade do fluído supercrítico. Os modificadores alteram a
polaridade do fluído.
Exemplo de Modificadores:
-) Etanol
-) Metanol (substituído pelo etanol por causa do sua
toxicidade)
-) Isopropanol
-) Água
-) Mistura desses solventes
Extração por Fluido Supercrítico
Vantagens
-) Extração rápida;
-) A força de extração do fluido pode ser alterada por modificações na pressão do gás;
-) Muitos fluidos supercríticos são gases na temperatura ambiente;
-) São baratos, inertes e não tóxicos 
Extração por Fluido Supercrítico
• Extração de alcalóides de produtos naturais:
Cafeína- café, guaraná, chá mate
Teofilina- chá mate 
Teobromina- amêndoas do cacau 
Pilocarpina- jaborandi
• Extração de aromas e fragrâncias de flores, folhas e frutas
• Extração de flavonóides de produtos naturais:
Família Labiatae (Alecrim, sálvia, orégano, tomilho, 
manjericão, manjerona, menta.)
Família Zingiberaceae- Gengibre
Descafeinização de café e chá
Extração de corantes e antioxidantes naturais (dendê e urucum)
Extração de flavorizantes
Extração de óleos de sementes vegetais e frutas oleaginosas
Extração de triglicerídeos de óleo de fígado de peixe
Refinamento de azeite de oliva
Extração de ácidos graxos na manteiga
Extração por Fluido Supercrítico
De um modo geral:
A solubilidade da substância diminui com o aumento do
tamanho da massa molécular
Muitas vezes em uma matriz vegetal existe mais
de uma substância ou classe de substância de interesse
Devido à facilidade em se alterar as condições operacionais, é
possível ainda obter separadamente as diversas classes de substâncias
em um mesmo processo com o fluído supercrítico.
Extração por Fluido Supercrítico
DI STASI, L.C. (organizador). Plantas Medicinais: Arte e Ciência. Um guia de
estudos interdisciplinar. São Paulo, Editora UNESP, 1996.
MATOS,F.JA .Introdução à fitoquímica experimental.2. ed. Fortaleza:EUFC,1997
ROBBERS, E. J.; SPEEDIE, K. M.; TYLER, E. V. Farmacognosia e
farmacobiotecnologia. Colombia. Editora Premier, 1997.
SIMÕES, C.M.O. et al. Farmacognosia, da planta ao medicamento. Rio Grande do
Sul, Editora da Universidade/UFRGS, 5ª. ed., 2003.
Referências Bibliográficas 
27/08/2015
10
ARAÚJO, Júlio M. A. Química de alimentos: teoria e prática. 2.ed.Viçosa:UFV, 
1999. p. 369-387.LANÇAS, Fernando M.. Extração com fluido supercrítico. Revista Analytica, São 
Paulo, v.2, Nov. 2002. Disponível em: 
http://www.revistaanalytica.com.br/ed_anteriores/02/Art%20Extracao%20Fluido
.pdf. Acesso em 09 de abr. 2011.