飼料用エクストルーダーと通常のペレット機械の機能の違いはどのようなものですか？

フィード押出機およびペレット機の作動原理

フィード押出機が高温、高圧、せん断力を用いて押出調理を行う仕組み

フィーダーエクストルーダーは、3段階の加熱および圧縮プロセスにより原材料を変化させるという働きをします。温度が120〜150度の範囲に達し、圧力が約20〜40バーになると、飼料成分に面白い変化が起こります。デンプンが柔らかくなりゲル状になり、タンパク質が本来の構造を失います。これは実際には動物が飼料を消化しやすくすることになり、FAOの2023年の報告によると、通常の未処理飼料と比較して約18〜25％の改善が見られます。このプロセス全体を推進しているのは、摩擦熱を生み出し蒸気を注入する機械内部の強力なスクリューです。この仕組みにより、混合物を十分に加熱処理するだけでなく、不要な細菌を死滅させ、最終的に出てくるペレットに含まれる貴重な栄養素を保持する効果があります。

フィーダーエクストルージョンにおけるツインスクリューシステムとシングルスクリューシステムの役割

複数のスクリューエクストルーダーは、現在、複雑な水産用飼料製品の製造において必要不可欠な装置となっており、市場の約60％を占めています。これは主に、反転スクリュー設計により、12％以上の高脂肪配合が必要な場合に適切な混合を行う上で大きな差を生み出すからです。一方で、単一スクリューシステムは、エネルギー効率が最も重要となる一般的な家畜飼料生産現場でも依然として根強く使用されています。それらは、穀物ベースの飼料を処理する際、一般的にトン当たり35〜50キロワット時を消費するのに対し、二軸スクリューはより高い範囲でトン当たり55〜75キロワット時を必要とします。しかし興味深いのは、現代技術がさらに進化している点です。多くの新型モデルには可変速度ドライブが搭載されており、生産ラインを途中で停止することなく、材料の滞留時間をわずか15秒から最大90秒まで調整できるようになっています。

通常のペレット機が中程度の熱を用いた圧縮および金型成形に依存する方法

ペレットミルは一般的に摂氏60〜85度の間で運転され、前述のテーパー穴を通して前処理されたマッシュ原料を絞り出すために水平リング金型を使用します。このリング金型圧縮プロセスによって得られる結果は、立方メートルあたり600〜700キログラムの比較的高密度なペレットであり、水分量を一般的には陸上動物にとって適切な12.5パーセント未満に維持します。ここからが、押出法と比較して特に興味深い点です。このプロセスでは実際の化学変化は発生しません。代わりに、2022年にASABE規格が更新された基準によると、水分含量が18〜22パーセントの範囲にある場合、リグニン可塑化と呼ばれる現象により機械的な結合が生じます。

押出とペレタイジング：水分量、温度、滞留時間における違い

フィーダーエクストルーダーは 120～150°C と 15～30%の水分量で 熱制御を維持するための二軸式システムを使用して 90～120秒間 運転されます（Wenger Group 2023）。一方、ペレタイジングマシンは 70～90°C と 10～15%の水分量で ペレット形成を行い、その工程は 15～30秒間 で完了します。このような違いにより、エクストルーダーは次のようになります。

• 破壊 抗栄養因子が86％多い トリプシン阻害因子などの例
• 達成しないでしょう ペレタイジングよりも3.1倍高いデンプンのゼラチン化 ペレット成形との比較

押出成形ペレットと従来のペレットの物理的特性

特徴	押出成形ペレット	従来のペレット
拡張比	1.8～2.5:1	1.1～1.3:1
粒度密度	350–450 kg/m³	550–650 kg/m³
水安定性（時間）	6～8	1～2
崩壊率	<3%（24時間後）	8–12%（24時間後）

押出飼料の多孔構造により、栄養素の吸収率が 19–27% 水生生物種において酵素の浸透を促進することにより向上します。

水産飼料における浮沈特性：押出成形による浮力制御の実現

エクストルーダーが達成する 5～12分 浮遊飼料における浮遊持続時間—ペレタイジングでは達成不可能な水準。2022年のアリテック・アクアカルチャー報告書によると、エクストルード飼料はエビ養殖において 41% 廃棄を削減することができる

• 125～140°Cの 金型温度で 気泡の形成
• 水分調整による調整可能な密度（400～700 kg/m³）

処理効率とスケーラビリティ：飼料用エクストルーダーかペレットミルの選択時期

エクストルーダーによる処理 8～12トン/時間 しかし消費する 35～50kWh/トン 、高容量の水産飼料ラインに適しています。ペレタイジングミルは 3～6トン/時間 at 18～25kWh/トン を生産し、年間10,000トン未満の生産量の家禽および豚の飼養施設に適しています。FAO 2023年の費用対効果分析では、以下の用途においてエクストルーダーの使用を推奨しています：

• 脂質含有率が20%を超える飼料
• 稼働率が75%を超えて運転する施設

栄養変換および消化率の結果

押出飼料におけるデンプンのゼラチン化とタンパク質の変性

押出プロセスでは、動物飼料として使用される穀物において、デンプンのゼラチン化が70％以上に達するなど、高温による栄養成分の大きな変化が生じます。複雑な炭水化物が単純なグルコース分子に分解されることで、動物がこれらの飼料を摂取する際に利用できるエネルギーが増えます。同時にタンパク質が変性するため、消化時にそれらを分解する酵素がより効果的に働くことができます。2021年にFrontiers in Nutritionに掲載された研究によると、未加工素材と比較して押出飼料ではタンパク質の消化率が12〜18％高くなりました。この差は、成長と健康において適切な栄養吸収が重要なニワトリをはじめとする単胃動物にとって特に重要です。

加工がビタミン保持および抗栄養因子に与える影響

押し出し工程では、特に熱に敏感なビタミンに確実に影響を与え、チアミンの含有量は加工中に65〜75％程度まで減少します。しかし、一方で明るいニュースもあり、この方法では大豆ミールに含まれるトリプシン阻害物質を含む厄介な抗栄養因子の約95％を取り除くことができます。昨年ScienceDirectに掲載されたいくつかの最近の研究によると、ペレット状飼料は製造過程でそれほど高い温度に達しないため、ビタミンを約15％多く保持しているとのことです。ペレットのピーク温度は押出工程の130〜150度に対し、60〜80度程度にとどまります。ただし、押出加工は亜鉛や鉄などの重要なミネラルと結合してそれらの吸収を妨げる作用のあるレクチンやフィチン酸を効果的に除去できる点で非常に優れていることを指摘しておいても損はありません。

比較的消化性：なぜ押出飼料が栄養吸収を促進するのか

フィード加工に関して考える際、押出加工による興味深い現象があります。デンプンがゲル化し、タンパク質が変性し始めるという組み合わせにより、通常のペレットと比較してこれらの飼料の代謝可能エネルギーが約20〜25％増加します。養殖業界での試験結果によると、エビ用飼料を押出法で製造する場合もより良い結果が得られています。押出製品ではタンパク質効率比が約2.8になるのに対し、ペレットでは2.3にとどまります。これは、デンプンが変性する過程で飼料構造内に多数の微細孔が形成され、消化時の酵素作用が速まるためです。ただし重要な点として、反芻動物には同様の恩恵がほとんど見られません。これは、彼らの消化管内の微生物がもともと繊維質素材を処理するために進化してきているからです。

水産飼料および家畜栄養分野における特定の利点

魚およびエビ用飼料製造においてフィーダー用押出機が主流である理由

最新の押出機を使用すれば、140〜160度の高温で調理する際に、デンプンの95パーセント以上を適切にゼラチン化することができます。これにより、水の表面に浮かぶペレットが作られ、表層で給餌する魚類や甲殻類に最適です。ティラピアやエビの養殖業者はこれを好んで使用します。動物が実際に餌を食べている様子を見ることができるからです。真の利点は、ペレットの密度を調整できることにあります。多くの押出飼料は6時間の間で10回中8回は浮いたままでいられますが、一般的な古いタイプのペレットは水中に投入後わずか12分以内に沈んでしまいます。また、配合の柔軟性について言えば、二軸式の機械は高脂肪原料の取り扱いにも適しています。ペレット構造を崩すことなく、脂肪分が18パーセントに達するような配合で運転している工場もあります。肉食性の魚種を育てる際には成長サイクル全体を通じて高いエネルギーを必要としますので、これは非常に重要です。

家禽、豚、反芻動物飼料におけるペレット機の使用例

ペレット機は、粗繊維含量が約30〜40％含まれる高繊維原料を扱う際、特に陸上の動物に飼料を与える目的で非常に効果的に機能します。また、これらの機械は、原料の水分含量が約12〜15％のときに最も効率的に運転されます。2024年に行われた家畜飼料に関する最近の研究ではいくつか興味深い結果が得られました。ニワトリにペレット状飼料を与えた場合、粉状のマッシュを与えた場合に比べて、飼料効率が約9％向上しました。豚の場合、従来の飼料形式と比較して約6％改善しました。ペレット化がこれほど効果的な理由は、通常60〜80度の範囲となる加工時の温度条件にあります。この熱レベルでは、フィターゼ酵素などの重要な添加剤が損なわれることなく維持されると同時に、有害な細菌を大幅に減少させることができます。そのため、多くの農家が、消化管の構造が他の動物ほど複雑ではない家畜に対して、経済的にも実用的にも効果的な方法としてペレット化を採用しています。

ケーススタディ：ティラピア養殖におけるエクストルーデッドフローティングフィードとペレット沈下飼料の比較

ティラピア魚を対象とした12週間の研究で、研究者らはエクストルーデッド飼料を使用することで、最終体重が1,450グラムと、通常のペレットを与えた群の1,178グラムと比較して、約23％の体重増加が顕著に促進されたことを確認しました。さらに、飼料転換率は1.7から1.4へとほぼ18％低下しました。これは非常に興味深く、エクストルージョン技術により、農業者がペレットの多孔性を調整して栄養吸収効率を高めることができることに起因しています。これは特に重要であり、ティラピアは体長の約4倍程度の比較的短い腸を持つためです。また、もう一つの利点として、これらの試験期間中に水質が明らかに改善されました。アンモニア濃度は通常より27％低く測定され、これは全体的に飼料の浪費が少なくなったためと考えられます。このような改善は、水質の清浄度を維持することが常に課題となる水産養殖事業において、大きな差をもたらす可能性があります。

コスト、メンテナンス、および技術選定の検討事項

初期投資と運用コスト：エクストルーダー vs ペレットミル

フィーダーエクストルーダーの初期費用は、一般的にペレットミルの費用と比較して60〜100％高い傾向があります。シンプルなペレットミルは200万円程度から始まるのに対し、二軸エクストルーダーは簡単に1,500万円を超える価格になります。しかし、大規模な運用においては、長期的に見るとエクストルーダーの方が経済的なメリットが大きい傾向があります。処理する1トンあたりのエネルギーコストが30〜50％削減され、さまざまな原料をスムーズに処理できるからです。日々大量の生産を行う企業にとっては、初期費用が高額でもこのような効率性が十分にメリットになります。

メンテナンスの必要性と部品寿命

ペレットミルのメンテナンスは、年間3〜5回程度の作業（ダイの交換やローラー調整など）で済むため、他の機器と比べて比較的簡単です。一方、エクストルーダーの場合、特に魚粉などの研磨性のある素材を処理する際には、毎月スクリューエレメントやバレーライナーの点検が必要です。また、他の条件がすべて同じである場合、エクストルーダーの部品の摩耗速度は、ペレットミルの部品に比べて2〜3倍早い傾向があります。このような違いは、長期間にわたって機械を運用する場合、コスト面で大きな差となって現れます。

飼料の種類と規模に応じた適切な技術の選定

• 押出機 対応表：
  • 浮遊性を制御する必要がある水産用飼料
  • 高脂肪配合（脂質含量＞12％）
  • 1時間あたり5トンを超える生産規模の運用
• ペレットミル 適応：
  • 配合が単純な家禽・豚用飼料
  • 1日当たりの生産量が2トン未満の農場
  • 技術スタッフが限られている施設

小規模生産者は簡易性と低コストからペレットミルを推奨しますが、年間50,000トン以上を処理する統合飼料製造業者は、押出機の汎用性と性能により高い投資収益率を実現します。

よくある質問セクション

飼料用押出機とペレットミルの主な違いは何ですか？

押出機は高温高圧を利用しますが、一方でペレットミルは圧縮と中程度の熱に依存します。押出機はデンプンのゼラチン化やタンパク質の変性が可能で、飼料をより消化しやすくします。一方、ペレットミルは主に化学変化を伴わない機械的な結合に注力します。

押出機は水産飼料における栄養吸収率にどのように寄与しますか？

押出プロセスでは空気 pockets が形成され、多孔質のペレットが作られることで栄養素の吸収を促進し、酵素の浸透性が向上して水生生物に好影響を与えます。

水産養殖において押出飼料が好まれる理由はなぜですか？

押出成形された飼料は、表層を泳ぐ魚や甲殻類に必要な制御された浮力を提供するため好まれます。また、ペレット構造を損なうことなく、より高い脂肪含有量を含むことができます。

小規模事業に適した飼料加工技術はどのタイプですか？

ペレットミルは、その簡便さと低コストから小規模事業に最適です。家禽や豚用に必要な単純な配合にも適しています。