OBTENCIÓN DE CAFEINA MEDIANTE EXTRACCION
LIQUIDO-LIQUIDO
Martínez T.
15/04/2015
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Resumen
La extracción liquido-liquido es una de
las técnicas más utilizadas en el laboratorio para separar y purificar
una sustancia de una mezcla a partir de la solubilidad del compuesto que
interesa y que se da cada uno de los solventes que se utilizaron. Además de la
utilización de la extracción en el laboratorio también se emplea con gran
frecuencia la técnica de reflujo. Estas dos técnicas fueron las empleadas para
la extracción de cafeína empleando como materia prima el café.
Para llevar a cabo este experimento se tomaron 10
gramos de café (no descafeinado) ,3 gramos de carbonato de calcio diluyendo
estos dos en de agua destilada; con estos reactivos se realizó la técnica de
reflujo. A continuación se realiza la técnica de extracción utilizando 10 ml de
cloroformo y una pequeña cantidad de sulfato de magnesio (agente
secante).
Palabras Clave:
cafeína; cloroformo; extracción; purificación; reflujo.
INTRODUCCIÓN
Los productos naturales son una fuente
potencialmente importante de materias primas para la industria, por esta razón
se busca constantemente métodos para poder extraer compuestos incorporados en
algunos materiales tales como el café.
El café está compuesto por
más de 1000 sustancias químicas distintas incluyendo aminoácidos y otros
compuestos nitrogenados, polisacáridos, azúcares, triglicéridos, ácido
linoleico, diterpenos , ácidos volátiles (fórmico y acético) y no volátiles
(láctico, tartárico, pirúvico, cítrico), compuestos fenólicos (ácido
clorogénico), cafeína, sustancias volátiles (sobre 800 identificadas de las
cuales 60-80 contribuyen al aroma del café), vitaminas, minerales” (Gotteland,
2007)
La cafeína
(1,3,7-trimetilxantina) es una de las tres metilxantinas presentes en el café
junto con la teofilina y la teobromina. Este alcaloide actúa como estimulante
del sistema nervioso central y se encuentra presente también en forma natural
en el té y el cacao. Aunque la cafeína no presenta toxicidad a las dosis
de consumo habitual, un gran exceso de la misma (10g en la ingesta) si puede
llegar a ser letal. Una taza de café contiene aproximadamente 100 mg de
cafeína, y la mitad de esta cantidad se puede encontrar en una taza de té.
(Sanz, Raigón, Llorens y Llopis, 2002)
La faina como se puede observar es perfectamente
soluble en agua caliente, hecho que se puede aprovechar para su extracción
utilizando un sistema de reflujo que consiste en la ebullición de los reactivos
mientras que el vapor al ser condensado retorna al matraz de
destilación como líquido. (Guarnizo y Martínez 2009). (2)
Para llevar a cabo la extracción de la cafeína se
llevaron a cabo diferentes pasos descritos en el procedimiento; en este
procedimiento se puede observar la utilización de carbonato de calcio. La
función de este reactivo es poder romper los enlaces tipo éster presente en el
ácido tánico es así como va fraccionando la molécula de tanino (molécula
presente en el café) en unidades de azúcar, acido gálico o en sus sales
de calcio muy solubles en la fase acuosa pudiendo así permanecer en ella.
Figura1: hidrolisis de
taninos con carbonato de calcio (1)
MATERIALES Y
MÉTODOS
Se preparó la mezcla utilizando 10 gramos de café, 3 gramos de carbonato
de calcio y 60 ml de agua en el balón de destilación. Ya realizado el montaje de
reflujo se pone en calentamiento lento. (Figura 2).
Después de alrededor de 20 minutos de calentamiento, se deja enfriar a
temperatura ambiente y se lleva la muestra a el papel filtro, filtración
caliente. Este filtrado se lleva directamente al embudo de separación. Luego
se procedió a la extracción con 10 ml de cloroformo, se hicieron 2
extracciones para generar un mayor contacto del cloroformo es decir tanto para la
primera como para la segunda se utilizaron 5 ml de cloroformo y así poder
evidenciar tanto la fase orgánica como la acuosa, al mismo tiempo se abre la llave del embudo para eliminar la presión
generada.(Figura 3)
Se extrae la fase inferior (fase orgánica) la
cual obtiene cafeína y cloroformo y es llevada a un Erlenmeyer pasándola
por un embudo sin caña, sobre esta 1 gramo aproximado de agente secante (sulfato de
sodio), La función de este reactivo es poder
capturar partículas de agua que aun contenga la fase orgánica, transfiriéndose
así el liquido al beaker por decantación. Enseguida se llevó a
calentamiento en baño maría para que se evaporara el cloroformo y quedara
la cafeína, y así purificar el sólido; tanto como cristalización del solido a
gas sin pasar por liquido. (Figura 4)
Figura 2.
Montaje técnica de reflujo.
Figura 3.
Agitamiento de la solución y liberación de gases
Figura 4.
Cantidad de cafeína extraída.
RESULTADOS
Y DISCUSIÓN
Como se puede evidenciar el porcentaje de recuperación es muy bajo, esto
pudo haber sido por el coeficiente de distribución, es decir esta solubilizado
en fase acuosa. Para que el proceso de extracción sea efectivo es importante
que el coeficiente de reparto tenga un valor elevado, de modo que se asegura
una mayor extracción del compuesto deseado en el medio orgánico y deberían
hacerse varias extracciones.
Como resultado final a pesar de la poca cantidad de cafeína extraída se
puede observar (Figura 4) que si se obtuvo el compuesto deseado ya que este
color blanco es característico de la cafeína impura, además de su olor a café
concentrado los cuales nos brindan pautas de referencias para poder saber
identificar el producto final.
CONCLUSIONES
Logramos extraer
la cafeína del café en el laboratorio con las técnicas antes mencionadas dando
como resultado una masa de 0,23 gramos.
Se
calculó el porcentaje de recuperación de la cafeína dando como resultado 0.23%
Se logro
evidenciar y manejar la técnica de reflujo.
Para procesos
como extracción de cafeina es importante usar el carbonato de sodio para
neutralizar.
Se comprendieron las propiedades químicas, físicas y biológicas de
la cafeína.
Se utilizó el cloroformo para la separación de la cafeína en presencia
de compuestos inorgánicos.
BIBLIOGRAFIA
Guarnizo
y Martínez, (2009). Experimentos de química orgánica. Colombia:Elizcom(2)
Sanz, Raigón, Llorens y Llopis, (2002). Practicas de química
orgánica: experimentación y desarrollo. Valencia: editorial de la UPV (1)
Alcocer,
(2007). Nutrición en el deporte: un enfoque práctico. Madrid: Panamericana S.A
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obtencion de AMINAS
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