A Extração da cafeína

1. INTRODUÇÃO

A cafeína é um alcaloide, ou seja, um composto orgânico que contém nitrogênio, que apresenta propriedades básicas e que provoca efeitos fisiológicos característicos nos organismos humanos. Os principais efeitos fisiológicos da atuação da cafeína no organismo humano são o efeito estimulante, o efeito diurético e a dependência química. (BRENELLI, E.C. S, 2003) A ingestão de cafeína em excesso pode causar vários sintomas desagradáveis incluindo a irritabilidade, dores de cabeça, insônia, palpitações do coração. A cafeína foi isolada do café por Runge em 1820 e do chá preto por Oudry em 1827.

A cafeína está presente, de forma natural, em mais de 60 espécies de plantas amplamente distribuídas pelas diferentes regiões geográficas do planeta terra. Algumas das fontes vegetais mais conhecidas são os grãos de café e de cacau, as folhas de chá verde, as sementes de cola e guaraná e a erva-mate. É encontrada também em uma grande quantidade de alimentos industrializados, como refrigerantes e energéticos, e em alguns analgésicos e inibidores de apetite. (SIMOES ET AL., 2012)

A extração por solvente é uma técnica em que uma solução geralmente aquosa é posta em contato com um segundo solvente (usualmente orgânico), essencialmente imiscível com o primeiro solvente, com o objetivo de causar uma transferência de um ou mais de um soluto para outro solvente.  As separações são feitas de maneira simples, rápida e conveniente (VOGEL,1981).

Em muitos casos, a separação pode ser efetuada por agitação, durante alguns minutos, num funil de decantação. O processo de extração por solventes é uma técnica moderna, usada para obter maior rendimento ou obter produtos que não são possíveis em outro procedimento. Em síntese, este processo baseia-se na maior solubilidade de certos compostos orgânicos em determinados solventes (VOGEL, 1981).

As propriedades que caracterizam estes solventes são: a imiscibilidade e formação de duas fases com o soluto, não reagem quimicamente com o soluto, a substância orgânica a ser extraída deve ser mais solúvel no segundo solvente do que no primeiro.

1. OBJETIVOS

Foi realizada a extração da cafeína do chá mate através das técnicas de extração descontínua com diclorometano e extração quimicamente ativa. Por fim realizando a analise do teor percentual de cafeína presente no chá.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

Tabela 1: Materiais e reagentes utilizados

Materiais utilizados
Bécker	Funil de Buchner
Vidro relógio	Filtro qualitativo
Funil de separação	Chapa aquecedora
Balança analítica	Diclorometano
3 saquinhos de chá	Pipeta volumétrica
Hidróxido de sódio 6M	Pipetador tipo pêra
Água destilada resfriada	Capela de exaustão
Gelo	Bastão de vidro
Bomba de vácuo	Solução de NaCl
Kitasato

Primeiramente, abriu-se 3 saquinhos de chá e pesou-se o conteúdo dos mesmos e o reservou em um vidro de relógio. Aqueceu-se cerca de 100 mL de água destilada até uma atingir ponto de fervura. O conteúdo dos saquinhos de chá foi então submerso nesta água fervente por um período cronometrado de um minuto.

Após isso, com o auxílio de uma bomba de vácuo, filtrou-se o conteúdo, separando a solução da erva do chá. A solução filtrada foi então resfriada em banho de gelo, até atingir temperatura ambiente. Após isso, deu-se início ao processo de extração. A mistura foi depositada em um funil de separação juntamente com 20 mL de diclorometano (CH2Cl2), agitou-se cuidadosamente e extraiu-se a fase orgânica da mistura heterogênea formada, removendo emulsões com o auxílio de solução de cloreto de sódio e um bastão de vidro. Repetiu-se o processo três vezes.

Os extratos orgânicos foram mesclados e lavados com hidróxido de sódio 6M, por duas vezes e em seguida com água destilada resfriada. A solução então foi reservada em capela de exaustão por um período de sete dias, de modo que o solvente evaporasse, restando cafeína na fase sólida, a qual foi então pesada em balança analítica, de modo a se determinar a quantidade presente no chá testado.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os métodos apresentados são uma das operações unitárias muito utilizadas nas indústrias para a extração da cafeína dos produtos. Inicialmente, pesaram-se os conteúdos dos 3 saquinhos chá, obtendo uma massa de (5,46 ± 0,01) g, onde o composto em questão estava presente nessa massa.

        Figura 1 – Fórmula estrutural da cafeína

[pic 1]

Fonte: http://www.eboca.com/ebocame/las-propiedades-quimicas-de-la-cafeina/

        Analisando o composto acima, observa-se que se trata de uma molécula polar e solúvel em água. Como sua solubilidade aumenta conforme se eleva a temperatura da água, representada no gráfico 1, explica o processo de infusão utilizado, pois a cafeína é solubilizada em água juntamente dos taninos e dos flavonoides, compostos também presentes no chá (BIANCHI, S/D).

Gráfico 1 - Solubilidade da cafeína

[pic 2]

Fonte: BIANCHI, S/D

        Então, utilizou-se o processo de filtração a vácuo para separar a fase sólida (erva do chá) da líquida. Logo após, realizou-se o banho de gelo na solução filtrada a fim de reduzir a temperatura até ser inferior ao ponto de ebulição do solvente orgânico (40°C), diclorometano (CH2Cl2), a ser utilizado (DEAN, 1999). Após o resfriamento, empregou-se o método de separação múltipla descontínua com CH2Cl2, pois a cafeína, os taninos e flavonoides apresentam maior solubilidade no solvente orgânico do que na água em temperatura ambiente.