Extracción de Cafeína a partir de Café venezolano utilizando el proceso de Extracción por: Microondas (EM) y Ultrasonido (EU) Tutora: Prof. Alejandra Meza Asesor: Prof. Francisco Yánez Presentado por: Br. Aura Daniela Carballo Romero

Fundamentos de la investigación Marco teórico Metodología Puntos a tratar Fundamentos de la investigación Marco teórico Metodología

Planteamiento del problema Fundamentos de la investigación Planteamiento del problema Amplios cultivos de café en el país Interés comercial de la cafeína Gran consumo mundial de café descafeinado Tecnologías de extracción actuales deficientes Nuevas tecnologías con grandes ahorros

Fundamentos de la Investigación Objetivo General Estudiar el proceso de extracción de la cafeína de café utilizando Extracción por Microondas (EM) y, Extracción por Ultrasonido (EU).

Fundamentos de la investigación Objetivos Específicos Determinar las condiciones iniciales de materia prima. Determinar en el proceso de EM la influencia de: El solvente La potencia El tiempo de extracción

Determinar en el proceso de EU la influencia de: Fundamentos de la investigación Determinar en el proceso de EU la influencia de: El solvente El tiempo de extracción La temperatura Comparar el rendimiento obtenido en EM y EU Comparar los resultados obtenidos en técnicas de extracción reportadas bibliografía

Procesos de Extracción Técnicas de análisis químico Marco teórico Café Cafeína Procesos de Extracción Técnicas de análisis químico

Arábica Canephora Robusta Libérica Marco teórico Café: Bosquejo Histórico y Especies Arábica Canephora Robusta Libérica Andru es que me confundi! Se me habia olvidado que habias duplicado las láminas jejeje :/!

Café: Mayor parte de su Composición Marco teórico Café: Mayor parte de su Composición Andru! No sé si ese debe ser el subtitulo!!!

Marco teórico Café: Propiedades

Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico Marco teórico Café Cafeína Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico

Cafeína: Alcaloides y aplicaciones Marco teórico Cafeína: Alcaloides y aplicaciones N CH3· O CH3 Aminas N-C C8H10N4O2 Alquenos C=C Grupos Carboxílicos C=O 1,3,7- trimetilxantina

Marco teórico Cafeína: Alcaloides y aplicaciones

Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico Marco teórico Café Cafeína Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico

Marco teórico Extracción: Definición y etapas Operación unitaria donde el componente de un alimento se separa por contacto con un disolvente afín a él, mientras que el resto de los componentes permanecen en el alimento.

Extracción: Definición y etapas Marco teórico Extracción: Definición y etapas Mezcla de la materia prima con el solvente Separación de las dos fases, luego del contacto Eliminación del extracto del disolvente Difusión del compuesto de interés Velocidad Solubilidad Equilibrio de la concentración

Solventes Soxhlet Super Crítica Fluídos Presurizados Microondas Marco teórico Extracción: Tipos Solventes Soxhlet Super Crítica Fluídos Presurizados Microondas Ultrasonidos

Marco teórico Extracción por Microondas Definición: Tipo de extracción que usa radiaciones microondas para generar el aumento de la temperatura y la presión dentro de un material, causando un rompimiento de su pared celular, dando paso al solvente y disolver al compuesto de interés.

Longitud de onda (metros) Marco teórico EM: Microonda Onda electromagnética Frecuencia 300MHz-300GHz Longitud de onda 1m-1mm Rango de frecuencia 300MHz-300GHz Rango de longitud de onda 1m-1mm 106 104 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 Longitud de onda (metros) Frecuencia (Hz) Campo estático Línea eléctrica Radio AM FM, TV Horno microondas Lámpara de calor Cabina de bronceado Rayos X médicos Frecuencia extremadamente baja (FEB) (“RF”) Microondas (“MW”) Infrarojos (“IR”) Ultravioleta (“UV”) V I S B L E No Ionizante Ionizante

Polaridad de la molécula Marco teórico EM: Calentamiento por pérdidas eléctricas Polaridad de la molécula Agua Teflón Polar No polar O H µ C F

Constante dieléctrica Constante Dieléctrica Marco teórico EM: Calentamiento por pérdidas eléctricas Constante dieléctrica Constante Alta Mayor Absorción Solvente Constante Dieléctrica (ε) Agua 78,5 Metanol 32,7 i-propanol 17,9 Ciclohexano 2,02 Hexano 1,88

EM: Rotación de la molécula Marco teórico EM: Rotación de la molécula + - Andru! Sabes que este efecto pasa peroidicamente porque el campo se cambia, primero en ese sentido, luego en el otro, y las moleculas se cambian 180 grados.. Sera que se puede hacer??? Obviamnete no a estas alturas pero admite que me quedó bonita

Cavidad multifuncional resonante Magnetrón es el componente principal Marco teórico EM: Horno Microondas Cavidad multifuncional resonante Magnetrón es el componente principal Aislante Guía de onda Microondas Aspa de dispersión Andruuuuu Quisiera que se repitiera el efecto andru!!!! Será que se puede? Microondas reflejadas Magnetrón Recipiente Cavidad del microonda

EM: Proceso de Extracción Marco teórico EM: Proceso de Extracción Vibración moléculas polares Contacto materia prima solvente microonda  T, P Extensión paredes dentro de materia prima Disolución del compuesto de interés paso del solvente equilibrio concentración f. sólida f. líquida filtración difusión del soluto en f. líq.

Marco teórico Extracción por Ultrasonido Definición: Tipo de extracción no tradicional que utiliza sonidos de alta frecuencia para la creación, expansión y destrucción de pequeñas burbujas cerca de las paredes celulares de la materia prima, obligando al solvente a adentrarse dentro de la célula y disolver el compuesto de interés.

Ondas acústicas inaudibles Frecuencia superior a 20 KHz 2 tipos de US Marco teórico EU: Ultrasonido Ondas acústicas inaudibles Frecuencia superior a 20 KHz 2 tipos de US Baja intensidad Ensayos no destructivos US de señal Alta intensidad Modificación En materiales US de potencia

Cambio tamaño de burbujas Marco teórico EU: Cavitación Presión Sonora Ondas de Compresión Cambio tamaño de burbujas

EU: Proceso de extracción Marco teórico EU: Proceso de extracción en el líquido Compresión y expansión de burbujas Contacto materia prima solvente ultrasonido  P paso del solvente Disolución del compuesto de interés equilibrio concentración f. sólida f. líquida filtración difusión del soluto en f. líq.

Marco teórico Antecedentes EM EU 2001 2004 2007 1991 1997 2001 2000 2006 Grasa de: carne, huevos y lácteos (PARE) Stes: eter de petróleo, hexano, t: 60-90 s. Rendimiento: 35% vs 33%con soxhlet Extracciones de aceites y escencias a partir de materia animal y vegetal Grasas de cacao (ELKHORI, PARE) stes: hexano, acetona, i-propanol, t: 2 min Rendimiento: 44% Limonoids a partir de AZRL (DAI) Stes: metanol, diclorometano y eter de petróleo t: 10 s Mejor ste: metanol EU Capsaicinoides de pimientos (BARBECO) Stes:metanol, etanol, agua T:10-60ºC, t:2-25min Extractos de aceites, proteinas a partir de plantas y animales 2007 2001 2004 antioxidantes de Rosmarinus officinalis (ALBU, et al) Stes:butano, etilacetato y etanol T:50ºC, t:15 min

Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico Marco teórico Café Cafeína Procesos de Extracción Técnicas de Análisis químico

Técnicas de análisis Químico Marco teórico Técnicas de análisis Químico Identificar y determinar la composición de una muestra Fase movil es gaseosa Cromatografía de Gases Identificar y determinar la composición de una muestra Fase móvil es líquida HPLC Identificar y determinar los grupos funcionales de una muestra Vibración, rotación de la molécula en determinadas frecuencias Espectroscopía Infrarroja Identificar y determinar la composición de una muestra Fraccionando la molécula, mide razones m/z de iones Espectrometría de masa

Fundamentos de la investigación Marco teórico Metodología Puntos a tratar Fundamentos de la investigación Marco teórico Metodología

Metodología REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA MARCO TEÓRICO CARACTERIZAR Materia Prima EVALUACIÓN PRELIMINAR PREPARAR Materia Prima - Solvente EXTRACCIÓN MICROONDAS EXTRACCIÓN ULTRASONIDOS Det. el rango de tiempo p/c ste Det. rango de tiempo p/c ste Det. Mejor Ste Fijo: T amb, tiempo (x2) Det Mejor ste Fijo: potencia, tiempo (x2) Det Mejor Potencia Fijo: ste, tiempo (x2) Det. Mejor tiempo Fijo: ste, Tamb (x2) Det. Mejor temperatura Fijo: ste, tiempo (x2) Determinar Mejor tiempo Fijo: ste, potencia (x2) Det Tamaño de grano Fijo: ste, potencia, tiempo (x2) Det. Tamaño de grano Fijo: ste, tiempo, temperatura (x2) DETERMINAR MEJOR TÉCNICA DE EXTRACCIÓN

¡GRACIAS! ¿PREGUNTAS? Aura D. Carballo R. Marzo, 2007