Extracción de cafeína de café

Laboratorio de Síntesis Orgánicas Avanzadas

Práctica 1. Técnicas de Extracción

Fecha: 21 de agosto de 2012

Introducción
Los compuestos orgánicos que se emplean en el laboratorio como reactivos para la experimentación muy comúnmente se encuentran formando parte de una solución junto con otros compuestos por lo que para poder ser utilizados es necesario llevar a cabo técnicas paraseparar estos compuestos orgánicos de las soluciones o estado natural en las que se encuentran. Dependiendo de las características de la solución que se requiere aislar se utilizan diferentes métodos de extracción, es por esto que es muy importante conocer diversas alternativas, familiarizarse con las características físicas y químicas del compuesto de interés. Algunos de los métodos de extracción queexisten son: extracción simple, extracción múltiple y extracción selectiva. Las extracciones se da realizan por medio de disolventes que rompen interacciones entre la solución que contiene el compuesto de interés. (Devore & Muñoz Mena, 1990)
Para comprender el funcionamiento de una extracción a nivel físico-químico se deben conocer primero algunos conceptos y propiedades como:
Coeficientede distribución: se refiere a la concentración de un soluto en las fases de una solución compuesta de dos líquidos inmiscibles o ligeramente miscibles entre sí, esta concentración es la misma en ambas fases. Sin embargo depende de la naturaleza del mismo soluto y de la naturaleza de ambos solventes. (Devore & Muñoz Mena, 1990) Se define matemáticamente por:
K=C2/C1
Donde C1 y C2 son lasconcentraciones en cada una de las fases de la solución, usualmente se dan en gramos por litro (g/L).
Disolventes orgánicos: deben de tener ciertas características para que se pueda llevar a cabo la extracción como que tengan baja solubilidad en agua, alta capacidad de solvatación (asociación de moléculas de un disolvente con las moléculas de un soluto) con respecto a la sustancia que se va a extraery para que sea fácil su eliminación una vez que haya actuado debe tener un bajo punto de ebullición. Algunos ejemplos de disolventes comúnmente usados en estos procedimientos son: cloroformo, cloruro de metileno, éter etílico, acetato de etilo, tolueno, benceno. (Devore & Muñoz Mena, 1990)
La extracción simple es una técnica que se basa en la diferente solubilidad que presenta un compuestocuando se encuentra en solución en un determinado líquido o disolvente. Si se agrega a la solución un disolvente que sea inmiscible con el de la solución y se mezclan, entonces el soluto se repartirá entre ambos disolventes. Un ejemplo de esto puede ser si se tiene una solución compuesta de un disolvente orgánico y una sal, si se agrega un disolvente acuoso y se mezcla, entonces se observara que lasal se disuelve en el disolvente acuoso dejando la fase orgánica. Para calcular el coeficiente de repartición que va a tener el soluto en la disolución de dos fases se utilizan las siguientes expresiones: (Devore & Muñoz Mena, 1990), (Bolaños, 2003)
P= Cantidad de soluto en la fase orgánica/Cantidad de soluto total
q= Cantidad de soluto en la fase acuosa/Cantidad total de soluto
Vac=volumen en la fase acuosa Vorg= volumen en la fase orgánica
P= 1 / 1+ (1/k * Vac/Vorg) q= 1 / 1+k (Vorg/Vac)
Si se obtiene que el coeficiente de reparto es muy grande después de la extracción simple aun se tendrá gran cantidad del soluto en el disolvente orgánico, así que para obtener un mejor rendimiento se pueden llevar a cabo n número de ensayossiempre con la misma cantidad de disolvente. (Bolaños, 2003)
En el caso de una extracción selectiva se trata de la separación de mezclas de compuestos orgánicos con base en la acidez o basicidad del compuesto que se quiere extraer, lo más utilizado es una separación tipo líquido-líquido. Por ejemplo se pueden utilizar solventes orgánicos, los solutos polares en una matriz apolar pueden removerse...