A Extração da Cafeína

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ[pic 1]

CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

EXTRAÇÃO DA CAFEÍNA

TOLEDO- PARANÁ

20 DE JUNHO DE 2017[pic 2]

FRANCIELI NAROK

FRANCIELI W. BUSANELLO

KAUAN SOARES

MAIARA SIPP

POLIANA ROBERTA FRARE

EXTRAÇÃO DA CAFEÍNA

Relatório entregue ao Prof Dr. Helton José Wiggers como requisito parcial de avaliação da disciplina de Química Orgânica do curso de Engenharia Química da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Toledo.

TOLEDO- PARANÁ

20 DE JUNHO DE 2017[pic 3]

INTRODUÇÃO

A cafeína (1,3,7-trimetilxantina) é um alcaloide que atua como estimulante do sistema nervoso central e está presente em uma grande quantidade de alimentos. É o estimulante mais comum atualmente, o que contribui para seu elevado consumo. (AHRN et al., 2007). Vale ressaltar que cabe a legislação brasileira fiscalizar rigorosamente a quantidade de cafeína em bebidas estimulantes. O consumo em excesso da cafeína pode levar à morte, a LD-50 (Dose letal para matar 50% dos indivíduos testados) para a cafeína com relação ao ser humano adulto é de 75mg/kg (BORTOLINI, 2010).

Historicamente, a cafeína é proveniente de fontes naturais, é encontrada na natureza, em mais de 63 espécies de plantas, associada a outros dois compostos do mesmo grupo: a teofilina e a teobromina. Tem sido consumida e apreciada desde sempre, sendo o chá, a bebida mais antiga que contém cafeína. Alguns antropologistas pensam que o primeiro uso da cafeína, incluída nas plantas, remonta há 600 mil anos a.C., no entanto, a sua descoberta acredita-se ter sido feita na Etiópia (antiga Abissínia), em torno de 700 a.C., onde a planta crescia naturalmente. (BEZERRA, 2009).

A cafeína foi isolada do café por Runge em 1820 e do chá preto por Oudry em 1827. Ela é encontrada ainda no guaraná, erva-mate e em outros vegetais, e promove o efeito estimulante por ser rapidamente absorvida pelo trato gastrointestinal e metabolizada no fígado. A cafeína (ponto de fusão 236ºC), ao ser extraída, pode ser identificada por cromatografia em camada delgada comparando o composto obtido com um padrão de cafeína.  A sua purificação pode ser feita utilizando um solvente onde o produto seja solúvel a quente e insolúvel à frio.  Porém, pode haver impurezas e essas impurezas devem ser solúveis ou insolúveis à quente e à frio.

A cafeína é uma substância orgânica nitrogenada de caráter básico, caracteriza-se por ser um pó branco, cristalino, com sabor muito amargo, sem cheiro e com aspecto brilhante. Em relação à reatividade, podemos dizer que a cafeína é estável em condições normais de temperatura e pressão. Os principais efeitos fisiológicos da atuação da cafeína no organismo humano são o efeito estimulante, o efeito diurético e a dependência química (MENEZES et al.,2010).

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Figura 1. Alguns exemplos de alcaloides

Uma classificação química de alcaloides baseia-se na estrutura deste heterocíclico: alcaloides da piridina (ex.: nicotina) da xantina (ex.: cafeína), da quinolina, do pirrol, do indol, da piperidina, etc. A fórmula molecular da cafeína é , pertence à classe dos alcalóides e de entre os vários alcalóides existentes na natureza, encontram-se as metilxantinas. [pic 5]

Segundo BRENELLI (2003), a concentração de cafeína, tanto no chá-mate quanto no café solúvel, depende de vários fatores, incluindo a espécie da matéria prima, local de cultivo, granulações da amostra, etc.

Nos chás, o qual será utilizado nesta prática, a cafeína é obtida a partir das folhas das ervas, no entanto, no pó de chá-mate, existe não somente a presença de cafeína, mas também de celulose, clorofila, taninos e flavonoides.

 A celulose é o principal componente existente nas folhas, sendo praticamente insolúvel em água, não causando assim, futuros problemas em sua separação da parte orgânica. A clorofila, por sua vez, é parcialmente solúvel em diclorometano, mas é muita mais solúvel em água que a celulose, por exemplo. Esse composto é responsável pela fotossíntese e pela cor verde característica das folhas. Os taninos são compostos coloridos e devido à presença de grupos fenólicos em sua estrutura, são compostos ácidos. Mesmo assim, são mais solúveis em diclorometano do que em água. Todavia, a adição de uma base os transforma em sais, sendo esses, mais solúveis em água. Por fim, os flavonoides são pigmentos coloridos de caráter ácido. Assim como os taninos, os flavonoides são mais solúveis em diclorometano, porém, formam um sal na presença de uma base, ficando solúveis em água.

OBJETIVO

O objetivo desta experiência é realizar a extração da cafeína e analisar a quantidade deste presente no chá instantâneo.

MATERIAIS E MÉTODOS

Tabela 1. Materiais e Reagentes utilizados

Materiais e Reagentes
Chá instantâneo	Vidro relógio	Funil de separação
Bastão de vidro	Água destilada	Banho de gelo
Água quente Papel filtro Kitassato Conta gotas Banho de gelo	Béquer Chapa de aquecimento Funil de buchner Sulfato de sódio (Na2SO4)	Cloreto de sódio (NaCl) Diclorometano ()[pic 6] Hidróxido de sódio (NaOH 6M)

Métodos

Pesar a quantidade de chá contida em três sachês de chá instantâneo, em seguida ferver 100 mL de água destilada e adicionar o chá, o qual deverá ser imerso na água quente por 01 minuto. Posteriormente filtrar a misturar através de uma filtração a vácuo, acoplando-se um funil de Buchner ao kitassato.

Descartar os resíduos de chá e resfriar a solução em banho de gelo até que a mesma atinja a temperatura ambiente. Colocar a solução em um funil de separação, agitar e extrair com 3 porções de 20 mL de diclorometano (). Qualquer emulsão formada pode ser eliminada por agitação da solução com um bastão de vidro ou adição de uma solução de NaCl e, posterior repousar por 4-5 minutos, a cada extração com  resulta na formação da fase orgânica e aquosa, onde será extraída a fase orgânica. Tal solução formada pelos 3 extratos orgânicos, é lavada 2 vezes com 20 ml de NaOH 6,0   (fria), extraindo-se do funil a fase inferior formada e, depois, com 20 mL de água destilada fria.[pic 7][pic 8][pic 9]