ペレット飼料の成形圧力と粉化率の関係

ペレット飼料の成形圧力とは

ペレット飼料は粉末原料をペレタイザーで圧縮成形して作られます。
このとき金型（ダイス）に加えられる荷重が成形圧力です。
成形圧力が十分に高いと、粉末同士が強固に結合し、密度が高く硬いペレットになります。
一方、圧力が低すぎると内部に空隙が多く、輸送や給餌時に崩れやすい脆弱なペレットになります。

粉化率とは

粉化率は完成したペレットが破砕・摩耗して粉状になる割合を示す数値です。
一般には「耐摩耗試験後に残った粉量 ÷ 試験前の総量 × 100」で算出され、数値が低いほど丈夫なペレットと言えます。
粉化率が高い飼料は飼養現場でダストが増え、家畜が摂取しにくくなるほか、飼料効率の低下や飼育環境の悪化を招きます。

成形圧力が粉化率に与える影響

圧力と結合強度の相関

成形圧力を上げると原料同士が塑性変形し、デンプンの部分的な糊化やオイル分の溶着が促進されます。
これにより粒子間の機械的ロックと化学的結合が強化され、粉化率は低下します。
一般的に0.5〜1.0 t/cm²程度までは圧力上昇に伴い粉化率が急激に下がりますが、それ以上では緩やかな改善にとどまるケースが多いです。

過剰圧力による副作用

過度な圧力は生産コストの上昇、ダイス摩耗の促進、電力使用量の増大を招きます。
また、高密度ペレットは水に沈みやすく、魚類用飼料では摂餌性が低下する恐れがあります。
さらに家畜用でも硬くなりすぎると咀嚼負担が増え、採食量低下につながることがあります。

適切な成形圧力の設定方法

原料組成を考慮する

トウモロコシや小麦などデンプン含量が高い原料は結合しやすく、同じ粉化率を得るのに必要な圧力が低く済みます。
逆に油脂含量が高い配合や、ミール類が多い配合は圧力を上げても粉化率が改善しにくいため、蒸気条件やバインダー添加と組み合わせる必要があります。

蒸気と温度管理

ダイスに入る前の調質槽で適切に蒸気を吹き込み、原料温度を80〜90 ℃に保つとデンプン糊化が進み、圧力依存性が高まります。
温度が低いと圧力を高めても結合強度が上がりにくく、粉化率低減効果は限定的です。

実機テストと粉化率測定

ラボスケールで数点の圧力設定を試験し、ASTM D6393や各社試験法に準じた粉化率を測定します。
粉化率が規格値（例：3 %以下）を満たし、かつエネルギー消費・生産速度のバランスが取れる圧力を採用します。
このプロセスを定期的に行い、原料ロットや季節による変化に対応することが重要です。

粉化率低減のためのその他のポイント

適切なバインダーの使用

リグニンスルホン酸塩やモラセスは、圧力を上げにくい配合で有効です。
1〜2 %添加することで粒子間の架橋が進み、粉化率を2〜3 ポイント下げられる場合があります。

ダイス・ロールの保守

摩耗したダイスは孔壁が荒れ、粒子が均一に圧縮されず亀裂が発生しやすくなります。
定期的な研磨と寿命管理で成形圧力を均一に伝え、粉化率上昇を防ぎます。

冷却工程の最適化

成形直後のペレットは内部水分が高く、柔らかい状態です。
クーラーで中心温度を室温＋5 ℃程度まで下げると含水率と応力が均一化し、輸送時の粉化を抑制できます。

まとめ

ペレット飼料の粉化率を低く抑える鍵は、成形圧力を原料特性と生産条件に合わせて最適化することです。
圧力を上げれば粉化率は低下しますが、過剰圧力はコストと物性面でデメリットが生じます。
蒸気調質、バインダー添加、ダイスメンテナンス、冷却管理を組み合わせ、総合的に粉化率を管理することで、家畜の摂取性と飼養環境を改善できます。
飼料メーカーは定量的な粉化率試験を継続し、圧力条件を見直すことで、安定した品質と生産効率を同時に実現できます。