精制辅酶Q10的萃取方法及装置

摘要

本发明公开了一种精制辅酶Q10的萃取方法及实现这种方法使用到的萃取装置，其中萃取方法包括如下步骤，将辅酶Q10粗品按照一定比例与溶剂混匀制成重相液，开启萃取塔上下进料阀门同时将重相液与萃取轻相液注入萃取塔中并开启萃取塔侧壁固定的超声换能器，经萃取塔萃取后上端的轻相液导入分液釜中，分液釜中经静置分层后上层含有辅酶Q10的轻相液导流至外部经分离干燥即得高纯度辅酶Q10精品。本发明利用雾化喷射装置初步分散粗品重相液至萃取体系中，同时通过超声换能器对体系内部进一步进行超声分散，极大提高了两相的接触面积和置换萃取效率；本发明通过设置多个分液罐，连续进液萃取，实现了对辅酶Q10的连续精制操作，有利于工业化推广应用。

权利要求

1.一种精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，采用以下萃取装置，所述萃取装置包括萃取塔、分液罐和原料中转罐，所述萃取塔包括自上至下连通的上静置单元、至少三个萃取单元和下静置单元，萃取单元的侧壁设有超声换能器，且萃取单元的顶面和底面均为筛板，萃取塔分别与分液罐和原料中转罐连接；分液罐与原料中转罐连接；

所述萃取塔整体呈圆柱形，横向截面直径为40cm；上静置单元的顶面开有与分液罐连接的轻相液出口、侧面开有与原料中转罐连接的原料入口；下静置单元的侧面开有与外部储罐连接的轻相液入口和与外部中转罐连接的重相液出口；各口处均设有阀门；

所述原料入口的阀门处设有雾化喷射装置，雾化喷射装置固定在原料入口阀门朝向上静置单元内侧处，雾化喷射装置包括固定在原料入口阀门处的雾化喷头和与雾化喷头连接的固定在萃取塔外部的加压泵；

所述萃取装置中的分液罐设有并联的多个，且各相邻的分液罐之间的出液口与进液口连接；

包括以下步骤；

S1.将辅酶Q10粗品按照一定比例与溶剂混匀制成重相液；

S2.同时开启逆流萃取塔上下进料阀门，按流量V1将待分离的50±2℃的重相液物料通过萃取塔上端进料阀门处的雾化喷射装置注入萃取塔中，同时按流量V2将萃取轻相液由下端进料阀门注入萃取塔中，此过程中开启混合物料流经萃取塔侧壁固定的超声换能器；

S3.经逆流萃取塔内部萃取后，上端的轻相液连续地经轻相液出口溢流导入至分液罐中，下端的重相液残渣由下端经重相液出口放出并收集；

S4.分液罐常温静置分层2h‑4h后分离，上层富含辅酶Q10的轻相液导流至外部经分离干燥得有机萃取溶剂和辅酶Q10精品，有机萃取溶剂重新投入逆流萃取塔中；分液罐下层少量重相液作为原料同样投入逆流萃取塔中重复步骤S2，实现物料的循环提取，提高物料萃取收率。

2.如权利要求1所述的精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，所述步骤S1中，辅酶Q10粗品中辅酶Q10的含量为50%‑60%（w/w），辅酶Q10粗品的混合溶剂为无水乙醇，且辅酶Q10和无水乙醇的质量比为1:1‑1:6。

3.如权利要求1所述的精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，所述步骤S2中，萃取轻相液为无水乙醇、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、丙酮或正己烷的任意组合且组合之间的比例为任意比例混合而成。

4.如权利要求1所述的精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，所述步骤S2中，流量V1为以竖向计0.3m/h‑0.5m/h，流量V2为流量V1的2‑3倍。

5.如权利要求1所述的精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，所述步骤S2中，超声换能器的工作频率为800KHz‑1000KHz。

6.如权利要求1所述的精制辅酶Q10的萃取方法，其特征是，分离使用常压蒸馏或减压蒸馏，沸点＜100℃。

说明书

精制辅酶Q10的萃取方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及精细化学品制取技术领域，具体涉及一种萃取辅酶Q10的装置及其萃取方法。

背景技术

[0002] 辅酶Q10具有清除自由基和抗氧化的特性，不但广泛应用于医药制造，如治疗心血管疾病、慢性肝炎、乳腺癌、乙型脑炎、神经系统疾病以及皮肤性疾病。而且也被广泛地应用
于食品、保健品、化妆品中，如被作为食品添加剂应用到饮料、糖果、糕点等食品生产中，将
辅酶Q10添加到眼霜以及用于紧致、美白皮肤的化妆品中。随着对辅酶Q10功能的深入研究，
其在医药品、化妆品、食品以及保健品领域的应用前景更加广阔。

[0003] 辅酶Q10除天然来源外，还包括化学合成、植物细胞培养以及微生物发酵法等制备方法。天然来源中辅酶Q10的含量相对较低，而微生物发酵法通过培育高效菌种，能大大提
高辅酶Q10的产量，更适合作为生产辅酶Q10的来源。现有技术中，从发酵菌体中提取制备高
纯度辅酶Q10的工艺主要包括从原料中提取得到粗提物以及粗提物的纯化精制。

[0004] 中国专利公开号CN 106146278 A公开了一种利用多级逆流萃取制备高纯度辅酶Q10的工艺，虽然本方法的制得的辅酶Q10纯度较高且回收率也比较理想，但是本方法的萃
取速率较差，不便于在实际工业生产中大规模应用；中国专利公开号CN 102557912 A公开
了一种利用辅酶Q10提取液与碱液混合并经过两次离心制备辅酶Q10的皂化方法，本方法会
产生大量废液，从而增加了废液处理的成本，同样不便于大规模应用；中国专利公开号CN 
103819326 A公开了一种从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，不仅使用到的仪器数量众
多，而且步骤复杂；中国专利公开号CN 108218681 A公开了一种利用有机烃类键合硅胶或
含有极性有机官能团的有机烃类键合硅胶吸附洗脱辅酶Q10粗提物中杂质精制辅酶Q10的
方法，其回收率最高只能达到90%，并未能实现较好的回收率，而且该专利并未对提纯速率
进行有效提升。

[0005] 目前针对辅酶Q10的纯化精制，通常采用液液逆流萃取的方法，其技术要点在于溶剂的选择和溶剂交换效率的提升，在实际生产中，当溶剂确定时，普遍采用塔内填料、搅拌
混合的方式提高接触面积，从而提高萃取效率，但此类混合方式对萃取效率的提升仍有限，
制约着工业化生产效率。因此急需一种能够高效萃取辅酶Q10的方法来满足实际工业生产
的需要。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种精制辅酶Q10的萃取方法同时还提供一种具体实施上述萃取方法使用到的萃取装置，利用本发明提供的萃取方法，
可以在保证辅酶Q10的萃取效率（含量及回收率）的同时，提高萃取速率，而且本发明提供的
装置结构简单、设计合理，利于将本方法在工业生产中进行大规模推广使用。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0008] 精制辅酶Q10的萃取方法，包括以下步骤；

[0009] S1.将辅酶Q10粗品按照一定比例与溶剂混匀制成重相液；

[0010] S2.同时开启逆流萃取塔上下进料阀门，按流量V1将待分离的50±2℃的重相液物料通过萃取塔上端进料阀门处的雾化喷射装置注入萃取塔中，同时按流量V2将萃取轻相液
由下端进料阀门注入萃取塔中，此过程中开启混合物料流经萃取塔侧壁固定的超声换能
器；

[0011] S3.经逆流萃取塔内部萃取后，上端的轻相液连续地经轻相液出口溢流导入至分液釜中，下端的重相液残渣由下端经重相液出口放出并收集；

[0012] S4.分液釜常温静置分层2h‑4h后分离，上层富含辅酶Q10的轻相液导流至外部经分离干燥得有机萃取溶剂和辅酶Q10精品，有机萃取溶剂重新投入逆流萃取塔中；分液釜下
层少量重相液作为原料同样投入逆流萃取塔中重复步骤S2，实现物料的循环提取，提高物
料萃取收率。

[0013] 所述步骤S1中，辅酶Q10粗品中辅酶Q10的含量为50%‑60%（w/w），辅酶Q10粗品的混合溶剂为无水乙醇，且辅酶Q10和无水乙醇的质量比为1:1‑1：6。

[0014] 所述步骤S2中，萃取轻相液为无水乙醇、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、丙酮或正己烷的任意组合且组合之间的比例为任意比例混合而成。

[0015] 所述步骤S2中，流量V1为以竖向计0.3m/h‑0.5m/h，流量V2为流量V1的2‑3倍。

[0016] 所述步骤S2中，超声换能器的工作频率为800KHz‑1000KHz。

[0017] 所述步骤S4中，分离使用常压蒸馏或减压蒸馏，沸点＜100℃。

[0018] 实现上述萃取方法使用的萃取装置，包括萃取塔、分液罐和原料中转罐，所述萃取塔包括自上至下连通的上静置单元、至少三个萃取单元和下静置单元，萃取单元的侧壁设
有超声换能器，且萃取单元的顶面和底面均为筛板，萃取塔分别与分液罐和原料中转罐连
接；分液罐与原料中转罐连接。

[0019] 所述萃取塔整体呈圆柱形，横向截面直径为40cm；上静置单元的顶面开有与分液罐连接的轻相液出口、侧面开有与原料中转罐连接的原料入口；下静置单元的侧面开有与
外部储罐连接的轻相液入口和与外部中转罐连接的重相液出口；各口处均设有阀门。

[0020] 所述原料入口的阀门处设有雾化喷射装置，雾化喷射装置固定在原料入口阀门朝向上静置单元内侧处，雾化喷射装置包括固定在原料入口阀门处的雾化喷头和与雾化喷头
连接的固定在萃取塔外部的加压泵。

[0021] 所述萃取装置中的分液罐设有并联的多个，且各相邻的分液罐之间的出液口与进液口连接，设置多个分液罐有效提升萃取效率。

[0022] 本发明中：

[0023] 超声换能器的材质为钛酸铅陶瓷，其压电元件的形状为圆柱形；

[0024] 萃取过程中使用到的洗脱剂均预先经干燥处理，纯度均＞99%。

[0025] 本发明的有益效果是：

[0026] 本发明提供了一种辅酶Q10的精制萃取方法及相应的萃取装置，将辅酶Q10粗品重液和洗脱液通过逆流萃取的方式置换出纯度＞99%的辅酶Q10，本发明利用雾化喷射装置初
步分散粗品重相液至萃取体系中，同时通过超声换能器对体系内部进一步进行超声分散，
极大提高了两相的接触面积和置换萃取效率；本发明通过设置多个分液罐，连续进液萃取，
实现了对辅酶Q10的连续精制操作，有利于工业化推广应用。

附图说明

[0027] 图1是萃取装置的结构示意图；

[0028] 其中，1.萃取塔；11.上静置单元；12.萃取单元；13.下静置单元；2.分液罐；3.原料中转罐。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0030] 本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技
术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产
生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的
明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内
容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0031] 如图1所示，本发明提供了一种用于精制辅酶Q10的萃取装置，包括萃取塔1、分液罐2和原料中转罐3，萃取塔1包括自上至下连通的上静置单元11、至少三个萃取单元12和下
静置单元13，萃取单元12的侧壁设有超声换能器，且萃取单元12的顶面和底面均为筛板，萃
取塔1分别与分液罐2和原料中转罐3连接；分液罐2与原料中转罐3连接。萃取塔1整体呈圆
柱形，横向截面直径为40cm；上静置单元11的顶面开有与分液罐2连接的轻相液出口、侧面
开有与原料中转罐3连接的原料入口；下静置单元13的侧面开有与外部储罐连接的轻相液
入口和与外部中转罐连接的重相液出口；各口处均设有阀门。

[0032] 萃取单元12顶面和底面的筛板的厚度为1cm‑3cm，筛板内设有筛孔，筛孔为竖向设置的圆形通孔，筛孔的直径为0.5cm‑1cm、且相邻筛孔之间的孔间距为1cm‑1.5cm。超声换能
器为发射型超声换能器，其压电元件为圆柱形，通过其周围固定的密封环嵌入萃取单元12
外壁处预留的圆形通孔处，密封环整体呈圆筒形，内部卡紧压电元件、外部紧贴萃取单元12
外壁的通孔，压电元件在每个萃取单元12处均设有上下两层，每层设置4‑8个。

[0033] 原料入口的阀门处设有雾化喷射装置，雾化喷射装置固定在原料入口阀门朝向上静置单元11内侧处，雾化喷射装置包括固定在原料入口阀门处的雾化喷头和与雾化喷头连
接的固定在萃取塔1外部的加压泵。

[0034] 萃取装置中的分液罐2设有并联的多个，且各相邻的分液罐2之间的出液口与进液口连接，设置多个分液罐2有效提升萃取效率。

[0035] 下面，结合实施例来进一步说明本发明的具体实施方式。

[0036] 实施例1：

[0037] 将质量分数为51.23%的辅酶Q10粗品和无水乙醇按照质量比1:2的比例混合搅拌均匀并升温至50±2℃，作为原料重相液备用；将无水乙醇、乙酸乙酯和氯仿按体积3:1:1的
比例混合搅拌均匀做洗脱剂。将洗脱剂注入逆流萃取塔没过上端的雾化喷头，然后调节相
关阀门，开启超声换能器，按竖向计0.3m/h的高度速率将原料重相液由上端雾化喷头喷入
萃取塔中，同时按0.9m/h的速率将洗脱液由下端逆向注入萃取塔中，35min后，萃取塔上端
轻相液开始溢流至分液釜，4h后，重相液开始富集萃取塔底，由出口收集。分液釜收集3h的
溢出轻液425.8kg，25±5℃温度下静置2h，下层重液转入原料重液中循环使用，上层轻液转
入外蒸釜分离干燥得萃取液393.8kg，辅酶Q10产品17.95kg，所得萃取液重复使用，根据需
要并联多个分液釜实现萃取塔的连续化工作。

[0038] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.52%。辅酶Q10一次回收率为92.55%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0039] 实施例2：

[0040] 将质量分数为55.72%的辅酶Q10粗品和无水乙醇按照质量比1:3的比例混合搅拌均匀并升温至50±2℃，作为原料重相液备用；将正己烷和氯仿按体积2:1的比例混合搅拌
均匀做洗脱剂。将洗脱剂注入逆流萃取塔没过上端的雾化喷头，然后调节相关阀门，开启超
声换能器，按竖向计0.4m/h的高度速率将原料重相液由上端雾化喷头喷入萃取塔中，同时
按0.8m/h的速率将洗脱液由下端逆向注入萃取塔中，35min后，萃取塔上端轻相液开始溢流
至分液釜，4h后，重相液开始富集萃取塔底，由出口收集。分液釜收集3h的溢出轻液
404.2kg，25±5℃温度下静置2h，下层重液转入原料重液中循环使用，上层轻液转入外蒸釜
分离干燥得萃取液373.1kg，辅酶Q10产品19.60kg，所得萃取液重复使用，根据需要并联多
个分液釜实现萃取塔的连续化工作。

[0041] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.47%。辅酶Q10一次回收率为92.86%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0042] 实施例3：

[0043] 将质量分数为59.51%的辅酶Q10粗品和无水乙醇按质量比1:4的比例混合搅拌均匀并升温至50±2℃，做为原料重液备用；将无水乙醇、丙酮和石油醚（60 90℃）按体积比3:
~
1:1.5的比例混合搅拌均匀做洗脱剂。将洗脱剂注入逆流萃取塔没过上端的雾化喷头，然后
调节相关阀门，开启超声换能器，按0.5m/h的高度速率将原料重液由上端雾化喷头喷入萃
取塔中，同时按1.0m/h的速率将洗脱液由下端逆向注入萃取塔中，28min后，萃取塔上端轻
液开始溢流至分液釜，4h后，重液开始富集萃取塔底，由出口收集。分液釜收集3h的溢出轻
液423.4kg，25±5℃温度下静置4h，下层重液转入原料重液中循环使用，上层轻液转入外蒸
釜分离干燥得萃取液395.5kg，辅酶Q10产品20.96kg，所得萃取液重复使用，根据需要并联
多个分液釜实现萃取塔的连续化工作。

[0044] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.61%。辅酶Q10一次回收率为93.10%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0045] 实施例4：

[0046] 将质量分数为53.89%的辅酶Q10粗品和无水乙醇按照质量比1:1的比例混合搅拌均匀并升温至50±2℃，作为原料重相液备用；将丙酮、乙酸乙酯和正己烷按体积1:1:1的比
例混合搅拌均匀做洗脱剂。将洗脱剂注入逆流萃取塔没过上端的雾化喷头，然后调节相关
阀门，开启超声换能器，按竖向计0.3m/h的高度速率将原料重相液由上端雾化喷头喷入萃
取塔中，同时按0.6m/h的速率将洗脱液由下端逆向注入萃取塔中，45min后，萃取塔上端轻
相液开始溢流至分液釜，4h后，重相液开始富集萃取塔底，由出口收集。分液釜收集3h的溢
出轻液285.6kg，25±5℃温度下静置2h，下层重液转入原料重液中循环使用，上层轻液转入
外蒸釜分离干燥得萃取液220.4kg，辅酶Q10产品52.79kg，所得萃取液重复使用，根据需要
并联多个分液釜实现萃取塔的连续化工作。

[0047] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.63%。辅酶Q10一次回收率为93.07%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0048] 对比例1（利用柱层析方法对辅酶Q10分离纯化）：

[0049] 取质量分数51.23%的辅酶Q10粗提物50g，加入无水乙醇100g，升温至45℃并搅拌使其呈均一的液态混合体系，然后加入150g粒径为100 200目的硅胶粉充分搅拌混合均匀，
~
形成硅胶制样，以径高比为1:15的100 200目的硅胶柱为吸附介质，体积比3:1的乙酸乙酯
~
和氯仿的混合液为洗脱剂，连续洗脱3小时，共消耗洗脱剂2.54kg，收集辅酶Q10液相色谱纯
度＞99%的洗脱混合液936g,经蒸馏、干燥得黄色辅酶Q10固体17.38g。

[0050] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.24%，辅酶Q10一次回收率为67.32%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0051] 对比例2（用常规填料进行逆流萃取，不使用超声换能器）：

[0052] 将质量分数51.23%的辅酶Q10粗品和无水乙醇按质量比1:2的比例混合搅拌均匀，做为原料重液备用；将无水乙醇、乙酸乙酯和氯仿按体积3:1:1的比例混合搅拌均匀做洗脱
剂。将洗脱剂注入逆流萃取塔没过上端重液入口，然后调节相关阀门，按0.3m/h的高度速率
将原料重液由上端雾化喷头喷入萃取塔中，同时按0.9m/h的速率将洗脱液由下端逆向注入
萃取塔中，35min后，萃取塔上端轻液开始溢流至分液釜，4h后，重液开始富集萃取塔底，由
出口收集。分液釜收集3h的溢出轻液4143kg，25±5℃温度下静置2h，下层重液转入原料重
液中循环使用，上层轻液转入外蒸釜分离干燥得萃取液4034.5kg，辅酶Q10产品108.5kg，所
得萃取液重复使用，根据需要并联多个分液釜实现萃取塔的连续化工作。

[0053] 经高效液相色谱检测分析得：辅酶Q10含量为99.47%，辅酶Q10一次回收率为65.78%。其中辅酶Q10的检测方法按照药典中辅酶Q10的含量测定方法进行。

[0054] 将实施例组与对比例组进行对比，不难发现，利用本发明提供的装置及方法对辅酶Q10粗品进行精制萃取，不仅提高了制得辅酶Q10产品的纯度，也有效提高了精制辅酶Q10
的速率，说明本发明具有工业化推广的优良前景。

[0055] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。