A Extração da cafeína

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Figura 1 – Fórmula estrutural da cafeína

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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

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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.

O método citado anteriormente explica o processo seguinte, a adição de hidróxido de sódio (NaOH) 6,0M, como os taninos e os flavonoides apresentam um caráter ácido devido os substituintes fenóis em suas estruturas, visualizados na figura 2.

Figura 2: Fórmula estrutural dos principais tipos de flavonoides

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Fonte: Março et al., 2008

Tal procedimento é chamado de extração quimicamente ativa, ou seja, altera a natureza química dos compostos que se deseja extrair (lavagem) a fim de purificar ao máximo o produto final. Dessa maneira, observou-se uma reação ácido-base com os taninos e os flavonoides, separando a cafeína na fase orgânica e os outros compostos, sais de sódio, dissolvidos na fase aquosa.

Para finalizar, realizou-se uma última lavagem com água destilada para que quaisquer resquícios dos sais formados anteriormente fossem removidos nessa nova fase aquosa, restando apenas na fase orgânica a cafeína. Então, adicionou-se uma pequena quantidade de sulfato de sódio (Na2SO4) para que qualquer molécula de água presente na solução de diclorometano fosse capturada pelo sal, pois ele possui um alto potencial de hidratação.

Finalmente, restando apenas no béquer a solução contendo a cafeína e CH2Cl2, deixou-a evaporando na capela durante 1 semana de modo que apenas sobrasse o composto alvo da extração. Como não havia estrutura para a realização do método de sublimação para a purificação do composto, pesou-se o sólido no béquer, obtendo uma massa de (0,1252 ± 0,0001) g de cafeína com impurezas.

Como fora pesado (5,46 ± 0,01) g de chá, então o teor de cafeína, dado pela equação 1, presente foi de (2,3 ± 0,2) %, valor muito aproximado de 2,5% indicado pelo website “Caffeine Informer” para o tipo de chá preto e o valor de 1,25% observado por Onami & Kanazawa.

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- CONCLUSÃO

Seguindo a ordem lógica dos procedimentos, percebe-se que a primeira etapa se baseia na solubilidade da cafeína na água em função da temperatura, visto que a cafeína tem baixa solubilidade em temperatura ambiente, o aumento da variável independente acarreta em melhor extração da cafeína para o meio aquoso.

A fase sucessiva segue o caminho inverso, o resfriamento permite a diminuição da solubilidade em água, assim, consequentemente, um aumento da solubilidade da cafeína em solventes orgânicos. Por essa razão, a consecutiva utilização de diclorometano foi adequada.

Essa passagem de solvente polar para apolar resultou em transferência de compostos indesejados junto com a cafeína, como taninos e flavonoides. Os quais puderam ser retirados do solvente apolar com a adição de NaOH, a justificação dessa retirada pela base hidróxido de sódio se dá por princípios de reações ácido-base com os taninos e flavonoides, que por sua vez possuem caráter ácido. Resultando em seus respectivos sais, que podem ser dissolvidos em água, por isso a etapa da lavagem foi propícia ao objetivo de separação.

Finalmente, adicionou-se uma pequena quantidade Na2SO4 ao diclorometano para a remoção final de moléculas residuais de água, e deixou-se na capela durante uma semana para ocorrer uma separação entre a cafeína e o diclorometano. Por fim, evidenciou-se uma porcentagem de cafeína em relação a massa total de chá utilizada de aproximadamente de 2.3%, o qual é condizente com o website de referência “Caffeine Informer”.

- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BIANCHI. J. C. de A. Café. MEC. Disponível em: . Acesso em: 24 jun. 2017.

BRENELLI, E.C.S. A EXTRAÇÃO DE CAFEÍNA EM BEBIDAS ESTIMULANTES – UMA NOVA ABORDAGEM PARA UM EXPERIMENTO CLÁSSICO EM QUÍMICA ORGÂNICA. Quim. Nova,Vol. 26, No. 1, 136-138, 2003.

CAFFEINE INFORMER. Black tea. Disponível em: . Acesso em: 24 jun. 2017.

CHEMRUS QUIMICA ONLINE. Obtenção de cafeína por extração das folhas de chá. Disponível em: . Acesso em: 24 jun. 2017.

DEAN, John A. Lange's handbook of chemistry. 50 ed. USA: McGraw Hill Inc, 1999.

MARCO, Paulo Henrique; POPPI, Ronei Jesus; SCARMINIO, Ieda Spacino. Procedimentos analíticos para identificação de antocianinas presentes em extratos naturais. Quím. Nova [online]. 2008, vol.31, n.5, pp.1218-1223.

ONAMI, Tetsuo; KANAZAWA, Hitoshi. A Simple Method for Isolation of Caffeine from Black Tea Leaves: