明胶空心胶囊是医药市场上不可或缺的产品之一,然而,由于原材料属蛋白质类产品,自身存在较强的吸湿性、崩解时限不稳定等缺陷,因此近年市场出现植物空心胶囊,但其存在性能、制备工艺和价格等方面的问题。鉴于此,本文以富含膳食纤维的芹菜,成膜性良好的淀粉为主要原料,配以与纤维相容性好的辅料,研制了一种新型植物空心胶囊。首先,采用单因素与响应面实验法,以中国药典规定的主要性能指标为依据,研究了芹菜纤维形态、制备方法与主辅料的成分配比、成囊工艺与参数等对制备胶囊薄膜特性的影响关系,优化确定出了芹菜纤维植物空心胶囊制备的技术与工艺。其次,完成了芹菜纤维空心胶囊加工关键设备的设计,为芹菜纤维植物空心胶囊的工业化生产奠定了良好的技术基础。主要研究结果如下:(1)本文以成型胶囊的力学性能为指标,结合扫描电镜(SEM)的表征,分别对干、湿两种制备纤维的方法、工艺及最终的纤维形态进行了单因素实验研究,获得了最佳的纤维形态,确定出了用于成型胶囊的纤维制备方法与工艺。其结果为:先将鲜芹菜制成打浆度为35°SR～40°SR湿纤维浆料,经50℃～60℃干燥后制备成纤维粉料,干燥过程中纤维交联程度较低,干燥后纤维原料分散性好,成型的胶囊与薄膜力学性能俱佳。同时,建立浆料的干燥动力学曲线,拟合得出的干燥方程符合Page数学模型。(2)采用响应面实验法,研究了芹菜纤维制备胶囊的胶液配方和胶囊的成型工艺,确定出了芹菜纤维植物空心胶囊生产的胶液配方与工艺流程。其优选出的配方为:40目的芹菜纤维粉含量在0.84%～0.93%范围,复配胶(马铃薯淀粉,结冷胶,卡拉胶,山梨糖醇,聚乙二醇,质量比例为40:1:6:7.5:2.5)总含量在16%～17%范围;其成型的关键工艺参数应控制为:溶胶温度在74℃～75℃,溶胶时间在32 min～35 min,干燥温度在36℃～38℃,失水率控制在80%以上。所制备的胶囊薄膜抗拉强度为14.443 MPa,断裂伸长率26.958%,胶囊松紧度为13.33%、脆碎度为13.33%、崩解时间22 min、成品率为86.67%、外观评分8.4分,达到了药典要求的性能指标。(3)根据芹菜纤维植物空心胶囊的成型工艺要求,完成了可用于工业化生产的芹菜纤维制浆设备与胶囊成型设备设计。首先,针对原造纸磨浆设备存在进料难、打浆不均匀等问题,本文采用电机带动螺旋滚刀的单独送料装置,将磨盘的粗磨区与精磨区齿形转向设计成相反方向,合理的齿高确保了磨盘工作间隙,较好地提高了磨浆效率,达到了成型胶囊所需纤维的连续生产要求。其次,芹菜纤维植物空心胶囊成型主要包括模具涂油、蘸胶成型、干燥固化及囊壳脱模等四道工序,本设计采用齿轮齿条与网带传输方式,使四个工序的模块化设计组成一个芹菜纤维空心胶囊成型自动生产线。同时,借助于3D打印技术,研制了各工序相应的模块化装置,模拟了各模块的运转过程,验证了方案的可行性。本文研制的植物空心胶囊达到了药典要求的特性指标。设计的芹菜纤维制浆设备与胶囊成型设备结构合理,运转可靠,可实现芹菜纤维空心胶囊的连续生产。本论文的研究工作为植物空心胶囊的推广应用提供了一定的理论和技术支持。