[유기화학실험] 커피로부터 카페인의 분리

커피로부터 카페인의 분리

1. 실험목적
추출법을 이용하여 커피로부터 카페인을 분리, 정제해본다.

2. 이론
두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 혼합물 속에서 특정한 물질을 용해할 수 있는 용매를 사용하여 성분을 분리해 내는 방법을 ‘추출’이라 한다. 이 경우 산-염기 혹은 킬레이트 생성 등의 화학반응을 이용하거나 혹은 단순히 용해도 차이만을 이용할 수도 있다. 고체에서 추출하는 경우를 고-액추출(固液抽出), 액체에서 추출하는 경우를 액-액추출(液液抽出)이라 하며, 고-액추출을 침출(浸出)이라 할 때도 있다.
실험실에서는 각종 분리·정제·분석 등에 이용되는데, 고체에서 추출하는 데는 속슬렛(Soxhlet) 추출기, 액체에서 추출하는 데는 분액깔때기 등을 사용한다. 용매로는 물·알코올·에테르·석유에테르·벤젠·아세트산에틸·클로로폼 등의 액체가 주로 사용된다. 최근에는 초임계유체(supercritical fluid, SCF)를 용매로 사용한 추출방법도 많이 사용된다.
추출은 공업적으로도 분리·정제의 중요한 수단으로, 페놀·나이트로벤젠·프로페인과 같은 용제추출(溶劑抽出)에 의한 윤활유의 정제, 적당한 유기용제(有機溶劑)를 사용한 콩으로부터의 콩기름의 추출 등이 그 예이다.
추출과정을 예를 들어 설명하면, 콩을 분쇄한 고체에 헥세인을 가하면 콩의 유지성분은 헥세인에 녹아 나오게 되고 나머지 고체 성분은 그대로 남게 된다. 유지 성분이 녹아 나온 헥세인을 고체 성분과 분리한 다음 헥세인을 증발시키면 식용이 가능한 콩기름만 남게 된다. 만일 헥세인 대신 초임계유체 상태의 이산화탄소 등을 사용하면 증발 후 유해한 성분이 남아 있을 확률이 거의 없게 된다.
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