Índice

Marco teórico...................................................................................................................................3

Síntesis de problema......................................................................................................................3

Planteamiento del problema..........................................................................................................3

Justificación......................................................................................................................................3

Objetivos...........................................................................................................................................4

Objetivo general...............................................................................................................................4

Objetivos específicos......................................................................................................................4

Antecedentes...................................................................................................................................4

1.1 La Cafeína.................................................................................................................................4

1.2 La Cafeína como componente del Café................................................................................5

2.1 Descafeinización y sus procesos............................................................................................6

3.1 Principales procesos................................................................................................................7

4.1 Otros métodos de descafeinizacion......................................................................................8

4.1.2 Por disolventes químicos..................................................................................................8

4.1.3 Por medio de agua............................................................................................................8

4.1.4 Descafeinización por fluidos supercríticos CO2............................................................8

4.1.5 Por medio de inyección de Óxido nitroso.......................................................................9

Conclusiones..................................................................................................................................10

Bibliografía.....................................................................................................................................10

“Descafeinizacion como Proceso Químico”

Marco teórico

Síntesis de problemaLa descafeinización es un proceso químico en el cual se cambian las características de los productos bases en este caso el Café para extraer de él la parte alcaloidal en este caso la cafeína. En este trabajo se llevara a cabo la investigación y resumen practico de la cafeína sus componentes y el proceso de la descafeinización.

Planteamiento del problemaSe dará a conocer la descafeinización como el proceso en el cual las operaciones físicas y químicas se unen para formar una reacción cinética de primer grado y ver los cambios por lo que pasa el café (materia inicial), observando así la transformación que ocurre para obtener el café descafeinado (producto final).

Justificación En la actualidad estamos rodeados de diferentes Proceso Químicos ya sea que se den de forma natural en los diferentes organismos o de forma obligada en los procesos químicos industriales. Es de suma importancia conocer los métodos y procesos en los cuales nos vemos involucrados debido al consumo de productos y en nuestras actividades diarias, por este motivo daremos una ejemplificación de un Proceso Químico, así como también las características de este.

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Objetivos

Objetivo general Dar a conocer el proceso químico de la Descafeinizacion y sus características.

Objetivos específicosPuntualizar las características de la Cafeína y los diferentes procesos para su descafeinización.

Hipótesis.

Demostrar que la descafeinizacion es uno de los muchos procesos químicos que podemos apreciar en nuestra vida diaria.

Antecedentes

1.1 La Cafeína

La cafeína es un alcaloide del grupo de las xantinas , un sólido cristalino, blanco y de sabor amargo, que actúa como una droga psicoactiva y estimulante. Su fórmula química es C8H10N4O2, su nombre sistemático es 1,3,7-trimetilxantina o 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona.

La cafeína es también parte de las mezclas químicas y complejos insolubles guaranina (encontrada en la guaraná), mateína (encontrada en el mate), y teína (encontrada en el té), todas las cuales contienen además algunos alcaloides adicionales como los estimulantes cardíacos teofilina y teobromina, y a menudo otros compuestos químicos como los polifenoles, los cuales pueden formar complejos insolubles con la cafeína. La cafeína puede encontrarse en cantidades variables en las semillas, las hojas y los frutos de algunas plantas. Esta es consumida por los humanos principalmente en infusiones extraídas del fruto de la planta del café y de las hojas del arbusto del té, así como también en varias bebidas y alimentos que contienen productos derivados de la nuez de cola. Otras fuentes incluyen la yerba mate, el fruto de la Guaraná y el acebo de Yaupón.

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Estructura de una molécula de cafeína

1.2 La Cafeína como componente del Café

Los granos de café poseen más de 2.000 sustancias diferentes (cafeína, minerales, lípidos, trigonelinas, aminoácidos – proteínas, ácidos alifáticos, glicósidos y carbohidratos) de tal manera que el café no es «solo cafeína» (1,3,7-trimetilxantina), sin embargo es el ingrediente farmacológicamente más activo. Las dimetilxantinas derivadas (teofilina y teobramina) también se encuentran en una variedad de especies de plantas. Hoy en día la cafeína es componente de numerosas preparaciones farmacológicas y medicamentos que incluyen analgésicos y aditivos dietéticos.

Después de su consumo, la cafeína se absorbe en la sangre y en los tejidos corporales, y su vida media es de cuatro horas. Los fumadores eliminan la cafeína más rápidamente, mientras que durante el embarazo se tiende a disminuir su tasa de eliminación, particularmente durante los últimos meses. En promedio, una taza de café instantáneo (aproximadamente 150 mL) contiene 60 mg de cafeína, una taza de café filtrado cerca de 80 mg y una de café descafeinado proporciona alrededor de 3 mg.

Una de las fuentes primarias de cafeína en todo el mundo es el grano de café, del cual se prepara la bebida de café. El contenido de cafeína en el café varía ampliamente en dependencia del tipo de grano de café y el método de preparación usados; incluso los granos que se encuentran en un mismo arbusto pueden presentar variaciones en la concentración.

La cafeína del café es absorbida por el estómago y el intestino delgado dentro de los 45 minutos que siguen a la ingestión para luego ser distribuida a través de todos los tejidos del cuerpo. []Su eliminación sigue una reacción cinética de primer orden.

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En los últimos 30 años se han hecho más de 5.000 publicaciones sobre la cafeína. Muchas describen efectos nocivos para salud; no obstante, otras recientes con metodología más apropiada, sugieren un efecto benéfico.

Por otra parte la cafeína en los humanos, es un estimulante del sistema nervioso central que produce un efecto temporal de restauración del nivel de alerta y eliminación de la somnolencia. Las bebidas que contiene cafeína, como ya se menciono el café principalmente, el té, algunas bebidas no alcohólicas y las bebidas energéticas gozan de una gran popularidad siendo La cafeína la sustancia psicoactiva más ampliamente consumida en el mundo.

2.1 Descafeinización y sus procesos.

La descafeinización es el acto de quitar la cafeína del café, mate, cacao, té y otros materiales que contengan cafeína.

A finales del siglo XIX, Nicolai y más tarde Wimmer y Detlefsen, intentaron descafeinar el café. En 1905 Ludwing Roselius inventó el método para quitarle la cafeína al café. Este proceso continúa aún en perfeccionamiento e incluso se utilizan técnicas genéticas para convertir plantas libres de cafeína. Legalmente, el café descafeinado no debe contener más del 0,1% de cafeína.

En el proceso de descafeinización del grano, se hace necesario disolver el complejo cafeína-clorigenato de potasio (19). Se requiere el uso de agua y solventes como diclorometano, etil-acetato, aceites y grasas a diferentes temperaturas. La descafeinización usualmente se hace en el grano crudo para evitar la pérdida del aroma en el café tostado.

En el caso del café, la descafeinización se realiza en los granos verdes, que no han sido tostados aún, pero los métodos varían. Por lo general comienza con la extracción de los granos, que son aclarados en un solvente que contiene la composición química del café, sin contener la cafeína en una forma soluble. El proceso es repetido de 8 a 12 veces hasta alcanzar el estándar internacional de haber quitado el 97% de la cafeína o el estándar de Unión Europea del 99.9% de los granos libre de cafeína por masa total.

El café contiene más de 400 sustancias químicas que le dan el gusto y el aroma a la bebida final, esto en la práctica quiere decir que ningún proceso físico o químico quitará sólo la cafeína dejando otras sustancias químicas en sus concentraciones originales.

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3.1 Principales procesos

La principal diferencia entre unos y otros son los agentes descafeinantes utilizados, siendo el agua, los disolventes orgánicos naturales (acetato de etilo), los disolventes orgánicos clorados (cloruro de metileno) y el dióxido de carbono los más comunes. Independientemente del agente seleccionado, todos los procesos de descafeinización contemplan los siguientes pasos en común:

Pre-tratamiento con vapor y/o agua de los granos de café, con el objetivo de aumentar su área superficial, abrir los poros y preparar la estructura celular del grano de café, con el fin de facilitar la extracción de la cafeína en la siguiente etapa.

Extracción de la cafeína con cualquiera de los agentes anteriormente comentados, los cuales tienen la propiedad de seleccionar únicamente los alcaloides de la cafeína. La extracción no constituye ningún proceso químico, sino que únicamente representa un transporte físico de estos alcaloides al exterior del grano.

Eliminación del agente extractante. Durante el proceso de descafeinado, los alcaloides deben de ser separados del agente extractor. Esta operación se puede llevar a cabo mediante destilación, filtración por carbón activado, resinas iónicas... etc. Una vez “limpio”, el agente extractante queda a punto para poder ser utilizado de nuevo, mientras que la cafeína recogida –cafeína bruta- se guarda para utilizarla en otro tipo de productos. Este “vaciado” de alcaloides debe repetirse diversas veces, hasta conseguir que la totalidad de la cafeína haya desaparecido de los granos tratados. Finalmente, y con el fin de no alterar las propiedades básicas del café, se elimina cualquier pequeño residuo de agente descafeinante que haya podido quedar en los granos.

Secado. El café descafeinado se seca siguiendo las vías habituales de secado de café verde, hasta alcanzar valores de humedad similares a este.

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4.1 Otros métodos de descafeinizacion

4.1.2 Por disolventes químicos

La descafeinización por extracción de la cafeína de los granos de café verde prehumectados con un disolvente orgánico es, hasta hoy, el proceso más extendido. Los disolventes más efectivos son el cloruro de Metileno (DCM) y el Acetato de etilo (AE). El proceso de descafeinización por disolventes se realiza generalmente de manera discontinua trabajando en batch de mayor o menor tamaño. Para descafeinar 1 tonelada de café se emplean aproximadamente 10 kg de disolvente. La cafeína es extraída de los granos de café verde previamente humectados, mediante sucesivas extracciones, hasta alcanzar la práctica eliminación de la cafeína. Posteriormente, los granos son tratados con vapor de agua para eliminar el disolvente hasta contenidos inferiores al límite legal establecido. El proceso termina con el secado del café por medio de aire caliente hasta alcanzar aproximadamente la humedad inicial.

4.1.3 Por medio de agua

El proceso por agua se realiza de acuerdo a las siguientes etapas:

La descafeinización por agua supone el 22% de la capacidad mundial. Extracciones sucesivas de los granos de café previamente humectados con

extracto de café verde libre de cafeína, hasta alcanzar el límite legal de cafeína.

Separación de la cafeína del extracto líquido obtenido anteriormente por medio de un absorbente (carbón activo, resinas cambiadores de iones...)

Recuperación del extracto para su utilización posterior. Recuperación de la cafeína del absorbente utilizado por diferentes técnicas:

lavado con agua y alcohol, agua a altas temperaturas... Los principales avances en este proceso de descafeinización se han

llevado a cabo fundamentalmente en el campo de los absorbentes utilizados para separar la cafeína del extracto líquido.

4.1.4 Descafeinización por fluidos supercríticos CO2

Es la aplicación de fluidos supercríticos para la extracción de cafeína de los granos de café verde. El CO2 es el disolvente más utilizado aunque existan otros.

Actualmente, este método representa el 20 % de la producción mundial.

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El CO2 en estado supercrítico es un gas totalmente inocuo que en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico se convierte en un disolvente muy potente.

4.1.5 Por medio de inyección de Óxido nitroso

Los gases bajo presión están siendo usados cada vez más en el procesamiento de alimentos. La aplicabilidad de estos gases densos supercríticos depende esencialmente de su poder solvente. Con respecto a la descafeinización, la solubilidad de la cafeína en óxido nitroso ha sido determinada como una función de la temperatura y la presión. En el óxido nitroso, saturado con agua, cerca de 600 ppm de cafeína es disuelto a 100øC y 30 MPa. La mayor parte del incremento, en la solubilidad ocurre en el radio de presión de 10 a 20 MPa. Con base en estos resultados, una investigación de la descafeinación de café crudo fue iniciada, comprendiendo los pasos esenciales del proceso de extracción y recuperación de cafeína. Para los experimentos un aparato comercialmente disponible con un volumen de extracción de 400 cm cúbicos fue modificado para nuestros propósitos. Todas las investigaciones estuvieron acompañadas de pruebas sensoriales. La relación del solvente (fluido de gas en volumen por cantidad de granos de café) probó ser la más importante. Las altas relaciones de solvente (en el radio de 100) al comienzo de la extracción favorecen la descafeinización, mientras que están relativamente inefectivos durante la segunda parte del proceso de descafeinización. Ya que la difusión de la cafeína en el grano de café determina el transporte de masa, una reciente relación de solvente produce una disminución en la concentración de la cafeína en el solvente de óxido nitroso.

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Conclusiones

Debido a que nos encontramos rodeados de gran cantidad de Procesos Químicos es importante darle la debida importancia a estos, por este motivo se hizo referencia a el Proceso Químico de la Descafeinización, tomando como ejemplo de este, las principales formas de llevarlo a cabo.

Bibliografía.

1. - Decaffeination of coffee samples by CO2-extractionEditado en: París (Francia), ASIC, 1989..p. 236-245..Fuente: COLLOQUE Scientifique Internacional sur le Café, 13. Paipa (Colombia) Aout 21-25, 1989..

2.-Revista Colombiana de Cardiologíaversão impressa ISSN 0120-5633Rev. Col. Cardiol. v.11 n.8 Bogota abr. 2005Café para cardiólogosCoffee for cardiologistsDarío Echeverri, MD.; Lorena Buitrago, MB.; Félix Montes, MD.; Ingrid Mejía, MV.; María del Pilar González, MV.

2.- Articulo relacionado.Nuestrocafe articulo 43. Mex. Mar. 2009.

3.- Artículo “El café descafeinado”Michael ZlobineEDEL BélgicaDepartamento técnico de Jacobs Suchard

4.- Articulo, Revista CENIC Ciencias Quimicas; 2006, Vol. 37 Issue 2, p59-62, 4p. Da Silva Rigo,ElianaCristina1 eliana@iris.ufscar.br,GarcíaCarrodeguas,Raúl2Carvalho,Zavaglia,CeciliaAmelia3,Ortega Boschi, Anselmo1

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5.- Orellana de Membreño, M. Y.Universidad de El Salvador. Facultas de Química y Farmacia., Efecto del tiempo en agitación en agua hirviendo en proceso de descafeinización de dos variedades de café,San Salvador (Salvador). 1977. 90 p.

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