Extração cafeína

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Extração de cafeína da erva-mate
1) DADOS:
Balão vazio: 50,043g
Balão com cafeína: 50,116g
Massa da erva-mate utilizada: 10,226g
Massa da cafeína bruta: 0,073g
Massa de carbonato de cálcio = 1,080g
10,226g ------- 100%
0,073g ------- X
X= 0,71%
O rendimento obtido na extração da cafeína da erva-mate no experimento foi de 0,71%.
O valor teórico esperado, segundo a literatura (BURGSTALLER, J.A.700Hierbas
Medicinales, Edicial SA, Buenos Aires, 1994) varia entre 0,97% a 1,79%. Logo, o valor
obtido foi inferior ao esperado, isso pode estar relacionado com a espécie da erva-mate,
devido a grande variedade, a sua qualidade, ao tipo de moagem (fina ou grossa), ao tempo de
fervura da erva-mate em água, o local de cultivo e a localização da folha na planta também
podem alterar a quantidade de cafeína.
2) É necessário utilizar carbonato de cálcio no procedimento porque ao adicioná-lo na
solução de água e erva-mate fervida os íons resultantes da dissociação dele (carbonato de
cálcio) formam sais com os taninos, que são polifenóis. Esses sais formados são insolúveis
em água e precipitam, deixando apenas a cafeína dissolvida na solução.
3) Não podemos extrair a cafeína diretamente do solvente orgânico, porque a cafeína
originalmente está na forma sólida, junto com a erva-mate e o diclorometano é um solvente
orgânico de extração líquido-líquido. Para conseguirmos extraí-la, aquecemos a erva-mate na
água em 100ºC já que a cafeína se encontrará extremamente solúvel, 66g/100ml. Mas antes
de adicionar o diclorometano precisamos eliminar os taninos que também são solúveis em
água e possuem uma polaridade intermédia, sendo necessários converte-los em compostos
mais polares para que não se dissolvam num solvente não polar como o diclorometano, e para
resolver esse problemas, adicionamos o carbonato de cálcio que irá precipitar os taninos,
deixando somente a cafeína livre e solúvel na água.
4) Durante o processo de extração pode ocorrer emulsão, isto é, gotas de uma fase
permanecem em suspensão na outra fase. As emulsões não se formam espontaneamente, é
necessário fornecer energia para formá-las e uma forma de fazer isso é agitar essa mistura
heterogênea.
Para quebrar a emulsão, pode-se:
- em alguns casos, basta deixar a mistura em repouso por alguns minutos, que as fases se
normalizam;
http://submission.quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2003/vol26n1/22.pdf
- Quando a emulsão persiste por bastante tempo (horas ou dias), o processo pode ser
acelerado por adição de agentes anti emulsificantes, como os floculantes (por exemplo sulfato
de alumínio, sulfato ferroso), as partículas se agregam e se transformam em flocos mais
pesados que se sedimentam, separando as duas fases novamente, como no início.
- Uma das causas da formação de emulsão ocorre devido a pequena diferença de
densidade entre as duas fases (orgânica e aquosa). A adição de uma substância capaz de
aumentar a diferença de densidade contribui para quebrar a emulsão. A adição de cloreto de
sódio por exemplo, aumenta a densidade, enquanto a adição de solventes orgânicos miscíveis
em água, como o etanol, tende a diminuir a densidade.
No experimento, o diclorometano tem densidade aproximadamente de 1,33
g/cm³, enquanto que a água possui densidade de 1 g/cm3. A diferença da densidade entre as
duas fases não é tão grande, por isso evitamos agitar demais a mistura.
- A adição de um sal diminui a compatibilidade entre a fase orgânica e aquosa, o que
também resulta na quebra das emulsões.
- É possível utilizar uma centrífuga também para realizar a quebra de emulsões
- A adição de detergente solúvel em água ajuda a solubilizar as gotas de óleo que são
muito agrupadas.
5) Realizando este experimento de extração da cafeína da erva-mate, podemos concluir
que para obtermos 100% de rendimento é preciso conhecer os métodos de extração e como
usá-los, neste caso foram usados dois: extração sólido-líquido e extração líquido-líquido.
Precisamos levar em conta as propriedades de cada composto, como a cafeína,
diclorometano, taninos, bicarbonato de cálcio e se eles estão sendo eficientes. Também é
preciso desempenhar cada etapa do processo da melhor forma possível, para que não ocorra
erros evitáveis por parte dos operadores. E claro, o rendimento ideal depende do tipo de
erva-mate utilizado.
Bibliografia:
http://submission.quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2003/vol26n1/22.pdf
http://nuquiocat.quimica.blumenau.ufsc.br/files/2015/07/EXPERIE%CC%82NCIA-03_E
xtrac%CC%A7a%CC%83o-da-cafei%CC%81na.pdf
http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_21_06/Extra%C3%A7%
C3%A3o%20e%20purifica%C3%A7%C3%A3o%20da%20cafe%C3%ADna%20BAC%202
002%20T2.pdf
http://gqj.spq.pt/chemrus/Obtencao%20de%20Cafeina-Colegio%20Sao%20Goncalo.pdf
http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_21_06/Extra%C3%A7%
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999.pdf
http://submission.quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2003/vol26n1/22.pdf
http://nuquiocat.quimica.blumenau.ufsc.br/files/2015/07/EXPERIE%CC%82NCIA-03_Extrac%CC%A7a%CC%83o-da-cafei%CC%81na.pdf
http://nuquiocat.quimica.blumenau.ufsc.br/files/2015/07/EXPERIE%CC%82NCIA-03_Extrac%CC%A7a%CC%83o-da-cafei%CC%81na.pdf
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http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_21_06/Extra%C3%A7%C3%A3o%20e%20purifica%C3%A7%C3%A3o%20da%20cafe%C3%ADna%20BAC%201999.pdf
http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_21_06/Extra%C3%A7%C3%A3o%20e%20purifica%C3%A7%C3%A3o%20da%20cafe%C3%ADna%20BAC%201999.pdf