Relatório de Química Orgânica - Extração da cafeína

Prévia do material em texto

UECE-Universidade Estadual do Ceará 
 
Dário GOMES 
Universidade Estadual do Ceará 
 Relatório de Trabalho para Química Orgânica I 
 
OBJETIVOS 
O objetivo desde trabalho foi realizar a extração da cafeína a partir do pó de café e 
determinar o rendimento percentual, ou seja, a quantidade de cafeína isolada no processo 
de extração 
 
INTRODUÇÃO 
 
A cafeína é um composto químico caracterizado como um alcaloide que faz parte do grupo 
das xantinas. Ela possui uma fórmula molecular C8H10N4O2 e de acordo com a normas das 
IUPAC, pode ser chamada quimicamente de 1,3,7-trimetilxantina, figura 1. Os alcaloides 
são substâncias orgânicas que possuem um caráter básico, pelo fato da presença de átomos 
de Nitrogênio presente na sua estrutura e estes apresentam um ou mais pares de elétrons 
livres, o que confere a basicidade a molécula. A cafeína pode ser encontrada no guaraná, na 
erva-mate e em outros vegetais, ela também é presente nas bebidas como o chá, café, 
refrigerantes e energéticos. 
 
 
Figura 1. Estrutura da cafeína – 1,3,7-trimetilxantina. 
 
 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
A extração da cafeína envolve vários princípios básicos de química geral e orgânica como: 
os métodos de separação de mistura e a solubilidade dos compostos orgânicos e extração. 
Para iniciar-se a prática utilizou-se o conceito de solubilidade, pois alguns compostos 
orgânicos têm mais solubilidade com determinados solventes e outros não, nessa extração 
utilizou-se a água, inicialmente, como solvente. A água, em muitas misturas, tem a função 
de separar a parte orgânica das demais outras substâncias presentes no composto. Nesses 
tipos de extração o sólido (composto utilizado) deve estar triturado, pois isso aumentará a 
superfície de contato do composto, ou seja, o solvente utilizado terá mais contato com o 
sólido facilitando assim a dissolução do composto. 
 Um dos conceitos práticos aprendido logo ao entrar-se na faculdade pelo estudante 
é a filtração de substancias. Em casos de extração de sólido-líquido é necessário a filtração 
da solução resultante da mistura do solvente com sólido em questão, ou seja, é necessário 
separar a parte orgânica em solução das demais outras substâncias que não serão utilizadas 
no processo de extração. Depois da extração sólido-líquido é necessário fazer uma extração 
líquido-liquido, pois, o composto orgânico agora está na fase líquida, logo, será utilizado 
outro solvente que irá interagir com as substâncias ali presentes por meio da polaridade dos 
compostos. 
Finalizando esses processos, será utilizado mais dois processos de separação de 
mistura: a decantação (para separar as substancias com diferentes polaridades, sobrando 
somente a parte orgânica necessária para a extração) e o aquecimento em chapa quente (para 
ebulir o solvente e ficar somente o produto idealizado na extração), também pode-se utilizar 
a destilação simples para isso 
 
METODOLOGIA 
TABELA 1: MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS 
EQUIPAMENTOS REAGENTES 
2- Béquer Café (Maratá) 
Chapa aquecedora Carbonato de cálcio 
Funil simples Água destilada 
2- Papel de filtro Metileno (diclorometano 
Funil de separação Sulfato de sódio anidro 
2 - Erlenmeyer 
Balança analítica 
2- Espátulas 
1- bastão de vidro 
 
 
Em um béquer, previamente tarado, foram pesados 5,6509 gramas de café em uma balança 
analítica. Em seguida foi adicionado aproximadamente uma espátula de carbonato de cálcio 
e 30 mL de água destilada nesse mesmo béquer, depois disso, utilizando um bastão de vidro, 
o sistema foi misturado e colocado para aquecer em uma chapa aquecedora por 5 minutos a 
uma temperatura inicial de 100 °C, devido ao sistema não ter aquecido, a temperatura foi 
aumentada para 150 °C. Logo após, a mistura ainda quente foi filtrada em sistema de 
filtração utilizando um funil de filtração e papel de filtro, terminada a filtração da mistura, 
a solução resultante foi colocada em repouso para esfriar. Logo depois, já fria, a solução foi 
transferida para um funil de separação e adicionou-se 10 mL de metileno. O sistema foi 
agitado suavemente até aparecer a separação de fases da mistura, em seguida foi montado 
o sistema de filtração para separar a fase orgânica do sistema em um erlenmeyer. Logo em 
seguida, essa etapa foi realizada mais duas fases. 
Depois de ter separado bem a fase orgânica do sistema adicionou-se três espátulas 
de sulfato de sódio anidro ao erlenmeyer, em seguida agitou-se bem a mistura até a formação 
de um aglomerado, devido a isso foi adicionado mais três espátulas de sulfato de sódio 
anidro e colocado em repouso por uns 3 minutos. Passados os 3 minutos a mistura foi 
filtrada em outro erlenmeyer e colocada para aquecer, em uma temperatura de 50 °C, até 
que o solvente evaporasse e aparecesse a formação de cristais. Depois de terem aparecido 
os cristais foi deixado o erlenmeyer esfriar até chegar a temperatura ambiente. Logo após, 
o erlenmeyer foi pesado e calculado a quantidade de cafeína obtida e o rendimento. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
TABELA 2: PERCENTUAL DA CAFEÍNA PRESENTE NO CAFÉ EM PÓ 
Café em pó Massa (g)/ pó Cafeína % 
A 5,6509 g 0,0248 g ~ 0,4% 
De acordo com a Associação Brasileira da Indústria do Café (ABIC), o Brasil apresenta um 
consumo de café industrialmente descafeinado com um teor de 0,03-1,2% de cafeína. E 
como mostra na tabela 2, a partir da extração da cafeína de um determinado café em pó 
utilizado nesse processo, foi extraído 0,0248 gramas de cafeína de 5,6509 gramas de café 
em pó em que apresentou um percentual/rendimento de aproximadamente 0,4%. 
Considerando o teor de cafeína conforme a legislação, a quantidade de cafeína extraída do 
café utilizado está dentro dos padrões. Mas a dose utilizada do café em pó era para ser 
apenas um pacotinho de chá, ou seja, foi usado outro material no processo e que pode ter 
interferido para os valores determinados. A utilização do carbonato de cálcio no processo 
de extração, atua com um antiemulsificante, em que ao ser adicionado com o pó de café e a 
água aumenta a densidade entre elas anulando, ou seja, quebrando a suspensão que 
existente, processo chamado de emulsão. Além de formar sais de cálcio e ácidos tônicos. 
Em seguida, é usado o diclorometano em que separa esses sais dá cafeína devido 
serem insolúveis. Já a cafeína por possuir um grupo amino que tem disponível um par de 
elétrons livres se uni com o diclorometano que possui um hidrogênio com um orbital vazio 
capaz de receber esse par de elétrons, sendo solúveis. Após a separação da parte orgânica 
mais o diclorometano pela decantação feita no funil de separação simples, nesta solução foi 
usado sulfato de sódio anidro para purificá-la. Com alguns minutos se formou um 
aglomerado no fundo do becker separando a cafeína das impurezas, pelo fato do sulfato de 
sódio ser um agente secante que possui um caráter muito forte em se ligar com a água 
formando hidratos. O fato do diclorometano ser bem volátil, com um ponto de ebulição bem 
baixo, aproximadamente de 40°C. Foi levado a solução orgânica para a fervura à 100°C e 
após alguns minutos restou apenas a cafeína. 
 
 
Figura 2. Cafeína no fundo do becker após o processo de extração a partir do café 
em pó.CONCLUSÃO 
 
Portanto, a partir dessa prática da extração da cafeína foi possível obter vários 
conhecimentos de processos e técnicas laboratoriais, como por exemplo: isolamento de 
compostos orgânicos em sistemas solido-líquido e líquido-líquido. Por conseguinte, 
também foi possível aprimorar algumas técnicas de separação de misturas vista de maneira 
teórica em sala de aula. Ademais, com essa extração pode-se verificar que o percentual da 
cafeína no café em pó é muito baixo e dependo do tipo de café que será utilizado essa 
concentração (ou percentual) pode variar para mais ou para menos. 
 
 
REFERENCIAS 
 
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química:3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006 
SOLOMONS, T.; FRYHLE, C. Química Orgânica:8. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005 
KOTZ, J.; TREICHEL, P. Química Geral I e Reações Químicas. 5° ed. São Paulo: Pioneira 
Thompson Learning, 2005.