湿式造粒－押出造粒法-BSI生物科学研究所.PDF

「肥料加工学」湿式造粒 － 押出造粒法 BSI 生物科学研究所 湿式造粒 － 押出造粒法 押出造粒法 （ペレット造粒法）は、原料粉粒体に造粒促進材と水または液体を添加して、 混練機で混合・混練してから、スクリュー、プランジャーまたはローラ等を使って、圧力 で混練した軟料を強制的に多数の孔を開いている板（スクリーンダイ）を通して、円柱状 の形にして、カッターで一定の長さで切断し、粒状にする方法である。湿式造粒法に属す る。 押出造粒法で得た粒子はペレット粒子とも呼ばれ、円柱状を呈するが、押出後に整形機 を通して、整形すれば、球状に近い粒子を得ることもできる。 押出造粒法の特徴は ① 設備導入コストが安く、据置面積が小さくて済む。小規模の肥料製造には適する。 ② 粒子の粒度がスクリーンダイに開いている孔のサイズに依存するため、粒度の調整が簡 単で、粒度分布が狭い。 ③ 粒子の密度と強度が比較的に高い。繊維質が多く、転動造粒に適しない有機質原料も利 用できる。但し、押出軟料の粘度と造粒した粒子の強度を上げるために造粒促進材（ほと んど粘着力の強いもの）を添加する必要がある。また、生産効率を上げ、品質の良い粒子 を作るために、混練工程に於いて水の添加量、造粒促進材の添加量を適切に調整し、押出 に適宜な軟料を用意しなければならない。 ④ 造粒工程には、混合 ・混練、押出、乾燥、篩分け等が必要で、工程数が多く、作業強度 が高い。また、造粒促進材の使用量が多く、できた粒子の水分が多く、乾燥に必要な熱エ ネルギーが多い。スクリーンダイ、カッターなど機材の摩耗も激しい。 ⑤ 生産能力が小さく、大量生産に向いていない。 我が国では、化成肥料の生産には押出造粒法は転動造粒法に次いで第 2 位の造粒方法で ある。 押出造粒機は押出方式によってスクリュー押出機、プランジャー押出機、ローラ押出機 （ディスクペレッターを含む）等に大別されるが、生産効率、製品品質、メンテナンス、 消費エネルギー等の面では、スクリュー押出機が優れているところが多く、実生産にもス クリュー押出機を使用することが多い。 一、押出造粒法の原理 押出造粒は原料粉粒体、造粒促進材、水で適宜に配合して混練し、可塑性のある原料（軟 料）にしてから孔の開いてあるスクリーンダイを付けてある押出造粒機に投入し、スクリ ュー、プランジャーまたはローラ等で圧力をかけ、軟料を強制的にスクリーンダイの孔か ら押出し、カッター等で適切の長さで切断して粒状にする方法である。 1. 軟料の可塑性 押出造粒のカギは混練後軟料の可塑性である。軟料の可塑性は原料の物性、添加した水 分、内部に含まれる空気に支配される。 1 「肥料加工学」湿式造粒 － 押出造粒法 BSI 生物科学研究所 原料粉粒体は粘着性のない固いものまたは繊維質が多く、ふかふかのものである場合に は、水だけを添加して混練しても可塑性がなくパサパサのものしかできなくて、押出され た後、粒子の液架橋力、毛細管負圧、分子間力等の結合力による粒子の形状を維持するこ とができず、崩壊することが多い。従って、原料粉粒体と水だけで混練した軟料が可塑性 不足の場合には粘着性の高い物質、例えばベントナイト、リグニンスルフォン酸ナトリウ ム塩、糖蜜、CMC （カルボキシメチルセルロース）、PVA （ポリビニルアルコール）、でん ぷん等を造粒促進材として添加する必要がある。肥料分野では、廉価のベントナイト、リ グニンスルフォン酸ナトリウム塩、廃糖蜜をよく使う。他方、医薬品、食品、触媒などは でんぷんやPVA、CMC を使う。 一方、適宜の水分と空気を有する軟料は押出造粒機で押し出される際に、圧力を受けて、 内部の空気が圧縮され、一部の水分が表面に沁み出され、スクリーンダイの孔を通す時に 潤滑作用を発揮する。軟料がスクリーンダイを通した後、形成された粒子が常圧に戻され、 内部の空気が膨張して、表面に沁み出された水分が再び粒子の内部に吸い込まれ、粒子の 表面に水分がなく、互いに付着することもない。粒子内部に毛細管水と空気の存在で液架 橋が形成され、界面張力と毛細管負圧で粒子の形を保つ。水分不足の場合は、ス