Extracção da cafeína do chá
T.L.Q II
Escola da Apel
Técnicas Laboratoriais de Química
Trabalho elaborado por:
Ana Luísa nº2
Cátia Lucélia nº5
Turno: b
11º A5
Escola da Apel
Maio de 2004
Maio de 2004
Extracção da cafeína do chá
T.L.Q II
Introdução
O chá é uma solução preparada a partir de uma infusão de folhas ou
flores na água. Este, para além doutras substâncias como o café, o cacau, a
coca-cola; contêm cafeína (substância sem sabor nem cheiro que se funde aos
237º), em diferentes quantidades, como se pode verificar no seguinte
quadro, de diferentes níveis de cafeína por volume de vários produtos:
Café expresso ( 2 chávenas)
250 – 330 mg
Café descafeinado
1 – 5 mg
Café solúvel
30 – 120 mg
Chá preparado
20 – 110 mg
Chá instantâneo
25 – 50 mg
Chocolate
2 – 20 mg
Coca-cola
45 mg
Medicamentos analgésicos
30 – 200 mg
A cafeína, quimicamente conhecida por 1,2,3-trimetilxantina, é uma
substância (droga) estimulante, actuando sobre o o sistema nervoso central,
acelera a entrada de oxigénio nos pulmões, torna a velocidade de
metabolismo maior e acelera também o batimento cardíaco.
A cafeína é um composto alcalóide (composto heterocíclicos contendo
azoto, obtidos a partir das plantas), de fórmula C8H10N4O2; e pode ser
rtepresentado pela seguinte fórmula de estrutura:
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Nesta experiência foram utilizadas quatro operações unitárias, tais
como a decantação, método grosseiro de separação entre uma fase sólida e
uma fase líquida ou entre duas fases líquidas; a filtração que consiste na
separação entre uma fase sólida e uma fase fluida (líquida ou gasosa),
passando esta última através de um meio permeável e poroso. Ao meio poroso
e permeável chama-se filtro (papel de filtro ou placas filtrantes), o qual
retém o resíduo sólido. O fluido que passa através do filtro designa-se por
filtrado.
Outro dos processos utilizados foi a destilação, operação que tem por
finalidade a separação por acção de energia térmica de:
- substância voláteis de outras que não o são (ou são menos voláteis);
- constituintes de uma mistura de líquidos de pontos de ebulição diferentes.
Qualquer destilação comporta três etapas fundamentais: vaporização das
substâncias voláteis, condensação de vapores formados, arrefecimento do
destilado.
Finalmente a extracção, operação de purificação, que consiste na
dissolução do produto a purificar num determinado solvente, ou na dissolução
das impuresas que o contaminam.
Podemos considerar dois tipos de extracção:
- Sólido / líquido ou lixiviação – consiste na separação de um ou mais
componentes de um a mistura sólida por meio de um solvente líquido.
- Líquido / líquido – é uma operação em que a substância que se quer obter é
um constituinte de uma mistura liquida a extrai-se usando um outro solvente
liquido miscível. O líquido extractor, que será o solvente no qual o soluto
pretendido é mais solúvel, deverá apresentar, entre outras propriedades;
baixo ponto de ebulição e boa eficiência.
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Procedimentos
1. Colocou-se 5,02g de chá num gobelé e registou-se correctamente o
valor da massa;
2. Adicionou-se cerca de 50 ml de água destilada a cerca de 2g de
carbonato de sódio;
3. Aqueceu-se a mistura, deixando-a ferver durante cerca de2 minutos.
Deixou-se arrefecer, e repousar um certo tempo para que o solido se
deposita-se no fundo do recipiente, de forma a puder decantar,
transferindo o líquido cuidadosamente para outro recipiente. Filtrouse a pressão reduzida, por ser mais rápido e eficiente;
4. Transferiu-se o filtrado para a ampola de decantação (fig.1) abrindo a
torneira retirou-se uma das fases pela parte inferior;
5. Adicionou-se 10 ml de diclorometano (solvente extractor) e agitou-se
vigorosamente para se estabelecer o equilíbrio;
6. Retirou-se a tampa da ampola e deixou-se o sistema em repouso, até as
duas fases se separarem (fig.1);
7. Pesou-se o balão de destilação e recolheu-se a fase inferior, obrindo
lentamente a torneira da ampola de decantação;
8. Adicionou-se 10 ml de diclorometano à fase aquosa ainda contida na
ampola e agitou-se,
9. Retirou-se a tampa da ampola, aguardou-se que as duas fases se
separassem e recolheu-se a fase inferior dentro do balão de
destilação, juntando-a à anteriormente;
10. Repetiu-se os procedimentos 8 e 9 mais duas vezes;
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11. Fizemos a montagem para a destilação simples (fig.2) e destilou-se a
mistura até à secura;
12. Pesou-se o balão contendo a cafeína;
13. Calculou-se a percentagem de cafeína extraída;
Fig.1: Esquema representativo da extracção líquido/líquido
Fig.2: Montagem para a destilação simples
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Objectivos
Neste trabalho experimental temos como objectivo principal a
extracção da cafeína do chá, através de vários processos, como a extracção,
a filtração, a decantação, e a destilação.
Pretendemos também calcular a quantidade e percentagem de cafeína que foi
possível extrair da amostra de chá em estudo nesta experiência.
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Bibliografia
¾ PINTO Helena, CARVALHO Maria, FIALHO Maria (2003);Técnicas
Laboratoriais de Química – bloco II, pp. 113 à 115, Lisboa, Texto Editora,
¾ SIMÕES Teresa, SARAIVA Eduarda, QUEIRÓS Maria, SIMÕES Maria,
(1994) Técnicas Laboratoriais de Química – bloco I, pp. 108 à 113, Porto,
Porto Editora,
¾ SIMÕES Teresa, QUEIRÓS Maria, SIMÕES Maria (2002),Técnicas
Laboratoriais de Quimica – bloco I, pp. 179 à 184, Porto, Porto Editora, ,
¾ Internet:
http://campus.fornecity.com/yale/757/Cafeina.htm
http://www.psiqweb.med.br/farmaco/cafeina.html
http://geocities.yahoo.com.br/rosanacamargo2001/cafeinaalimentação.html
Observações:__________________________________________
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Material
¾ Ampola de decantação
¾ Balança
¾ Balão de destilação
¾ Balão de kitasato
¾ Gobelé
¾ Espátula
¾ Fonte de aquecimento
¾ Funil de buchner
¾ Papel de filtro
¾ Proveta
¾ Trompa de vácuo
¾ Papel de limpeza
Produtos / Reagentes
¾ água destilada
¾ carbonato de sódio
¾ diclorometano
¾ chá
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Observações/Medições
Nesta experiência pode-se constatar que o chá é constituído por
outros produtos naturais para além da cafeína, daí a dificuldade do seu
isolamento.
Visto a cafeína ser solúvel em água quente, utilizou-se esta como
solvente na extracção da cafeína do chá, mas tal como ela, outros produtos
como algumas proteínas, açucares, óleos essenciais, pigmentos, taninos e seus
produtos de hidrólise (ácidos tânicos), são igualmente extraídos.
Assim, para retirarmos estes ácidos da preparação, adicionou-se uma
base – carbonato de sódio – à água do chá, convertendo-os em sais de sódio,
insolúveis em diclorometano, como se pode verificar pelo seguinte esquema:
Ácidos tânicos
Na2CO3
sais de sódio insolúveis em diclorometano
Contudo a cafeína, ao contrário de outras substâncias, apresenta uma
boa solubilidade em diclorometano, que por sua vez é imiscível na água,
podendo por ele ser extraída da solução aquosa, pode-se então apresentar da
seguinte forma:
Cafeína
Na2CO3
Não reage.
A cafeína permanece soluvel em diclorometano
Foi pois observado, depois de se agitar a preparação contida na ampola
de decantação, a formação de duas fases distintas, sendo a fase superior a
menos densa (fase aquosa – água e outras substâncias) de cor acastanhada; e
a fase transparente inferior, fase mais densa, que corresponde à fase
orgânica (diclorometano e cafeína).
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Finalmente, foi realizada uma destilação simples pelo facto do
diclorometano ser o único componente volátil e com ponto de ebulição muito
baixo, facilitando deste modo a separação da cafeína desta substância.
Depois de concluída a destilação visualizou-se pequenas partículas
acastanhadas de cafeína retidas no balão, a qual foi devidamente pesada e
calculada, de forma a saber que quantidade de cafeína foi possível extrair de
5,02 g de chá.
Descrição:
Massas:
Massa das folhas de chá
5,02 g
Massa do carbonato de sódio
2g
Massa do balão
128,70 g
Massa do conjunto (balão + cafeína)
129,01 g
Massa da cafeína obtida
0,31 g
Volume de água
30 ml
Volume de diclorometano
10 x 4 = 40 ml
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Cálculos/Resultados
Cálculo da quantidade de cafeína extraída da amostra de chá:
m cafeína obtida = m do conjunto (balão + cafeína) – m balão
= 129,01 g – 128,70 g
= 0,31 g
Cálculo da percentagem da cafeína existente na amostra de chá:
5,02 g de folhas de chá ---------- 100 %
0,31 g de cafeína extraída --------
x
x = 6,18 %
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Conclusão
Após a realização deste trabalho experimental, pode-se concluir que
todos os objectivos foram alcançados com algum sucesso, isto é , foi possível
separar a cafeína de uma amostra de chá, utilizando vários processos já atrás
enunciados.
Nesta experiência obteve-se 0,31 g de cafeína em 5,02 g de chá, por
outras palavras, conclui-se que existe aproximadamente 6,18 % de cafeína em
cada 5,02 g de folhas de chá, sabendo que esta relação não é directa, pois
houve sem dúvida perdas de material no decorrer deste protocolo,
principalmente no procedimento dos vários métodos de separação.
Pode-se concluir também que a extracção repetida com pequenos
volumes de solvente extractor é mais eficiente do que se fosse realizada de
uma só vez com o mesmo volume total desse solvente; embora a cafeína que
se obteve não é pura, porque se o fosse teria de se apresentar sob a forma
de cristais brancos, o que não aconteceu, para isso teríamos de proceder a
uma recristalização.
Com este trabalho ficou-se a saber que, através da análise química
quantitativa foi possível determinar a quantidade de um dos componentes
(cafeína) do material em estudo (chá).
Este trabalho laboratorial foi muito importante, completando assim o
estudo da Química Analítica, para além de alargar os conhecimentos sobre a
cafeína e a sua presença nos diversos alimentos que todos os dias são
ingeridos pelo homem.
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