Informe Extraccion de Cafeina

Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Departamento de Química Industrial y Aplicada

INFORME #12:

EXTRACCION DE CAFEINA

ESTUDIANTES:

Resumen

La cafeína es uno de los alcaloides más conocidos debido a que se halla presente en muchas bebidas y medicamentos corrientes, como por ejemplo, en el en el té, café, cacao, gaseosas del tipo cola, analgésicos y estimulantes. Entre los alcaloides del tipo xantina, la cafeína es la más potente y provoca euforia, evita la fatiga y actúa como vasomotor a nivel medular, entre otros efectos. Podemos extraer la cafeína de aquellas sustancias en las que se encuentra presente, el té y el café tienen altas concentraciones de cafeína por lo que para prácticas como esta son muy usados, las bebidas de cola también contienen cafeína, en cantidades variables entre los distintos productos, pero su concentración es menor. La extracción es un proceso mediante el cual una sustancia que se encuentra en una mezcla sólida o disuelta en un determinado disolvente es transferida a otro disolvente. La cafeína se puede extraer de las bebidas de cola mediante la extracción líquido-líquido, procedimiento realizado en esta práctica, verificando posteriormente mediante una cromatografía de capa fina; se recuperaron 0.14g de cafeína, y dados los Rf obtenidos en la cromatografia se puede asegurar que no se trata de cafeína pura .

Discusión de Resultados:

Los compuestos orgánicos naturales casi nunca se encuentran puros, el método más utilizado en la química orgánica suele ser la extracción. En nuestro caso se realizó la extracción de la cafeína de la Pepsi-Cola, de un envase de 600ml, tomando una alicuota de 40ml; la

cafeína es un

compuesto alcaloide (del grupo de las xantinas).

La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre si, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interface. La extracción liquido-liquido es una técnica de uso frecuente para aislar compuestos orgánicos a partir de su fuente natural. Se basa en las propiedades de solubilidad de la sustancia a extraer y el disolvente utilizado. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los

disolventes, a

constante. Esta constante se denomina coeficiente de reparto y

puede expresarse como:

K=[sustancia]1 /[sustancia]2

donde [sustancia]1 es la concentración de la sustancia que se pretende extraer, en el primer disolvente y, análogamente [sustancia]2 la concentración de la misma sustancia en el otro disolvente.

Si tenemos una sustancia soluble en un disolvente, pero más soluble en un segundo disolvente no miscible con el anterior, puede extraerse del primero, añadiéndole el segundo, agitando la mezcla, y separando las dos fases. A nivel de laboratorio el proceso se desarrolla en un embudo de decantación. Como es esperable, la extracción nunca es total, pero se obtiene más eficacia cuando la cantidad del segundo disolvente se divide en varias fracciones y se hacen sucesivas extracciones que cuando se añade todo de una vez y se hace una única extracción

Se debe tener mucho cuidado de que en el embudo no se forme una emulsión ya que impediría una correcta separación de las fases. Mediante distintos tratamientos a algunos grupos funcionales podemos controlar el valor de K, haciéndolos

así insolubles o solubles según nos interese.

La cafeína es un compuesto de polaridad media soluble en agua y en algunos solventes orgánicos como el cloroformo y el diclorometano, por lo que puede ser separada mediante una extracción liquido-liquido, al agregar NaOH nos aseguramos de que el solvente orgánico se encargue de solubilizar la cafeína, siendo esto un claro ejemplo de como podemos manipular el valor de K a conveniencia.

En la fase acuosa se encontraran el resto de componentes de nuestra bebida de cola ya que prácticamente en su totalidad son solubles en agua pero no en el solvente orgánico, puede que algunos sean solubles en ambos, pero su presencia en la fase orgánica seria despreciable

Una vez que se obtuvo la fase orgánica, se procedió a realizar una destilación simple hasta sequedad con el fin de obtener en el balón de destilación la cafeína y como destilado el cloroformo.

El hecho de que la cafeína obtenida fuese 20 veces mayor a la esperada, nos hace pensar que no se trata de cafeína pura.

Para verificar esto se realizó una cromatografía en capa fina, se obtuvo una mancha poco visible lo cual demuestra que el contenido de cafeína es muy poco en los refrescos de cola. El resultado de la

cromatografía nos indico que el Rf para la cafeína pura fue de 0.6 mientras que para la muestra obtenida fue de 0.04, lo que nos da por sentado la sospecha de que la cafeína obtenida no era pura debido a la gran diferencia del Rf de las muestras.

Para poder determinar el rendimiento de esta práctica se recomienda realizar un proceso de purificación de la cafeína obtenida para de esta manera poder determinar el valor real de la cafeína extraída y así compararla con el valor esperado.

Conclusiones:

 El NaOH se agrego con la finalidad de aumentar el K de la cafeína con respecto al cloroformo y que de esta manera esta se solubilizara en el.

 Comparando el Rf de la muestra obtenida y la cafeína pura, podemos asegurar que la obtenida no es cafeína pura.  El contenido de cafeína en

refrescos de cola es mucho menor al presente en bebidas como té negro o café, varia según la presentación del refresco, mientras que en las hojas de té la concentración de la cafeína varía dependiendo del tipo de té y de las condiciones climáticas y geográficas en las que se desarrolle, va desde 2,0% a 4,0%.

Cálculos:

Peso del balón de destilación: 73,02 gr

Peso de las cuatro perlas de ebullición: 1,12 gr Peso del balón, perlas y cafeína: 74,28 gr Muestra de pepsi-cola: 20 ml

Cafeína obtenida: 74,28gr – (73,02gr + 1,12gr) = 0,14gr x 1000mg/1gr = 140mg Concentración de la cafeína en el refresco:

Cafeina en 100ml de pepsi = 31.83mg

Masa total de cafeína en el refresco: 600 ml ×31.83 mg_{100 ml} =191mg de cafeina En la alicuota de 20ml: 20 ml ×191 mg_{600 ml}=6,37 mg

Calculo del Rf (se usó una placa activada):

 Rf de la cafeina pura: 3cm/5cm= 0.6

Tabla de contenidos en cafeína de las principales bebidas

La cantidad de cafeina en mg segund prodcuto, 100ml, % taza café, % maximo

Presentacio

n Cafeina en Cafeina en Porcentaje de % del maximo

Por Javier Solas en ml (1*)

unidad (2*) 100 ml (3*) una taza café diario (5*)

Bebidas de cola

Lata de Pepsi Light 333 114 34,23 51,35% 11,41

Lata de Coca cola Light 333 122 36,64 54,95% 12,21

Lata de coca cola Zero 333 93 27,93 41,89% 9,31

Lata de coca cola normal 333 93 27,93 41,89% 9,31

Vaso coca cola de grifo 333 145 43,54 65,31% 14,51

Bebidas

energeticas/estimulantes

Guaraná Lamanita 1000 6 0,60 0,90% 0,20

Dynamite 1000 336 33,60 50,40% 11,20

Red Bull (4,6g tauria) 1000 341 34,10 51,15% 11,37

Speed Unlimited (0,7g tauria) 1000 322 32,20 48,30% 10,73

Guaraná Natural 1000 300 30,00 45,00% 10,00

B52 (0,5g tauria) 1000 263 26,30 39,45% 8,77

Tazas de café y te

Taza de cafe filtrado (soluble o

normal) 180 120 66,67 100,00% 22,22

Taza de cafe expres 180 130 72,22 108,33% 24,07

Taza de café descafeinado 180 2 1,11 1,67% 0,37

Taza de te negro 180 40 22,22 33,33% 7,41

Detalle del cuadro

(1) Cantidad de liquido en mililitros del envase presentado. 

(2) Cantidad de cafeína en miligramos del envase presentado. 

(3) Cantidad de cafeína en 100 mililitros del producto. 

(4) Porcentaje del correspondiente del envase a una taza de café normal 

(5) Porcentaje de la cantidad máxima recomendada diaria (300mg) de un envase 

Fuentes

FAO, informes 2008,2007.

OCU, informes cafes, bebidas energeticas, cafeina. 2008/2009 FAA, bebidas basadas en colas, cafe origen. 2008

EUFIC, normativa europea 2006

Consumer, informe cafes solubles 2009, chocolates con leche, 2009, bebidas 2009

Javier Solas, entrenador superior y Jose Luis postado farmacologo y dietista. Creado Enero 2010