飼料粉砕におけるハンマーミルとローラーミル：それぞれが優位な場面

どの飼料工場もこの2種類の機械のどちらかを購入するが、意外なほど多くの購入者が自分のプログラムに合わない方を選んでいる。ハンマーミルとロールミルはどちらもトウモロコシの粒をより小さな粒子にするが、その物理原理、メンテナンスの習慣、そして粒度とコストの関係が異なる。その差はわずかではない。同じ穀物でも、2台の機械の間にはトン当たり数キロワット時もの差が生じることがあり、その差は粉砕の細かさによって方向が変わる。

本稿では、購入者が行うべき観点、すなわち機構、公表されているエネルギーと処理量のデータ、そしてそれぞれが適する飼料プログラムに基づいて両者を比較し、最後に調達会議で使えるまとめ表を掲載する。

粒を砕く2つの方法

ハンマーミルは高速ローターの先端速度で鋼のハンマーを加速し、粒は衝撃で粉砕される。ローター下のスクリーンが、粉砕室内から排出できるほど小さく砕かれた粒子を決める。粒度管理は間接的であり、スクリーンを選ぶと、ローターと材料の物理原理がそのスクリーンが生み出す分布を決める。

ロールミルは、異なる速度で回転する溝付きロール間の隙間に粒を引き込み、圧縮とせん断によって粒を自然な破断線に沿って割る。粒度管理は直接的であり、ロール間隙と溝のパターンが粒度を決め、機械にはスクリーンが一切ない。

以降のすべて、すなわちエネルギー、均一性、メンテナンス、粉塵は、衝撃による破砕か制御された破断かという、この1つの違いから導かれる。

エネルギーと処理量についてデータが示すこと

穀物粉砕エネルギーに関して最も引用されるデータセットは、Wondraらが発表し、以下に要約されているカンザス州立大学のトウモロコシに関する研究である。 アイオワ州立大学 Pork Information Gateway 飼料加工リソース。ハンマーミルで粉砕したトウモロコシは次のように挙動する：

この表の教訓はハンマーミルだけにとどまらない。細かさに関するものである。1,000µmから400µmの間で、エネルギーは3倍になり、処理量は半減する。比較する粒度を明示しない粉砕機の比較は、何も比較していない。

その基準に対して、ロールミルは粗粉砕と中粉砕でその地位を確立する。同じアイオワ州立大学の資料によれば、ロールミルはハンマーミルと比べて同じエネルギー入力で15〜40%多い粉砕穀物のポンド数を生産でき、その優位性は目標が細かくなるほど縮小し、およそ700µm以下ではほぼ消失する。カンザス州立大学が後に商業用ロールミルの構成について行った研究は、 カンザス州立大学動物科学拡張ニュースレターに発表されており、実務者がすぐに納得する微妙な点を加えている。同じロールミルでも、ロール対を2対、3対、4対に設定すると異なる粒度（粗い2段構成の約685µmから、細かい構成の4ロールで360µmまで）を生み出し、トン当たりの電気コストは構成に追随した。最も細かい粉砕はトン当たりのコストが最も高く、その仕上げ豚試験では飼料効率の利点は得られなかった。

実験装置ではなく設置済みの機械では、実用範囲は広がる。当社の YHM68ハンマーミル のデータシートには、飼料用途で5〜15t/hにおいて9〜14kWh/t、スクリーン孔径1.0〜8.0mmと記載されている。これはフィーダー、空気システム、そして生産用粉砕機を実験器具ではなく生産用粉砕機たらしめるすべてを含む範囲である。粉砕機の比較は、実際に運転する予定のスクリーンサイズでのトン当たりキロワット時で行うべきであり、決してモーターのキロワットで行うべきではない。

平均値だけでなく粒度分布

2つの飼料がどちらも平均700µmであっても、その平均の周りの分布が異なるため、まったく異なる挙動を示すことがある。衝撃粉砕は広い広がりを生み、粉状の微粒子もあれば大きすぎる粒もあり、幾何標準偏差は圧縮粉砕よりも明らかに高い。ロールミルはより狭く均一な分布を生み、微粉が少ない。

どちらの分布が「良い」かは、次の工程に完全に依存する。狭い分布はサイロやスクリューコンベヤーをより良く流れ、粉塵が少なく、栄養士が動物が実際に食べるものに対してより厳密に管理できる。広い分布は、その微粒子の割合によって、ペレットミルの上流では利点となる。微粉がダイの穴を埋め、プレスが能力を維持するのを助けるからである。これがペレットラインがハンマーミルを既定とする静かな理由の1つである。「より乱雑な」粉砕こそが、プレスが求めるものなのだ。

ハンマーミルが優位な場面

ハンマーミルを工場に残すべき4つの状況があり、ほとんどの商業ミルではそれらを合計すると明確な結論になります。

微粉砕が目標の場合。おおよそ700 µmを下回ると、ロールミルのエネルギーの優位性は失われます。ロールで微細な目標に到達するには、より多くのロール対、より多くのパス、そしてより多くのロールドレッシングが必要です。ブロイラー用の微粉砕や、当社の SWFL超微粉砕機 があらゆるロール構成の到達範囲をはるかに下回って稼働するアクアやプレミックスの用途では、衝撃粉砕が現実的な道です。

繊維質や規格外の原料。ロールは、材料が個々の穀粒としてニップに入ることを必要とします。藁、もみ殻、ひまわりミール、ふすまの塊、湿った穀物はそうはならず、ロールミルの間隙をそのまま割れずに通過します。ハンマーミルは目の前にあるほぼすべてのものを粉砕でき、地元市場が提供するものを何でも買い付ける商業ミルにとって、これは対価を払う価値のある柔軟性です。

配合変更。スクリーンは数分で交換でき、費用もわずかです。ロールの溝は工房で再切削され、穀物品質が変わるとロール間隙を再設定しなければなりません。アイオワ州立大学の資料も保守の面から同じ点を指摘しています。ロールミルは「目標とする粒度を生み出す間隙幅を維持するためにより多くの注意を要する」一方、ハンマーミルは監視が少なくて済みます。

設備費とスペアパーツ。ハンマーミルとスクリーンの棚は、同等のロールミルラインより安価であり、スクリーンはどの工房でも在庫として持てる標準品です。輸入のリードタイムが重要な市場では、そのスペアパーツ費用の差は現実のものです。

ロールミルが優位な場面

3つの状況が、追加の設備費と追加の注意を正当化します。

粗砕と圧延。トウモロコシを圧延する肉牛肥育場、構造化された粗粒を求める採卵鶏の事業、ペレット化後に圧延穀物を添加するあらゆるプログラムは、粉砕ではなく割砕を求めます。ここではロールミルの15～40%のエネルギー優位性が十分に発揮され、均一性が大きな粒子を意図的に大きく保ちます。

粉塵、熱、水分損失。衝撃粉砕は材料を加熱し水分を飛ばします。圧縮粉砕はより低温で運転し、吸引システムに放出する粉塵が少なく、穀物の水分を飼料中に保ちます。高温乾燥気候では、この差は集塵機の負荷と、コンディショナーに到達するマッシュの状態に現れます。

流動性。マッシュが含む微粉が少ないほど、ビンやバルクタンク内でのブリッジやラットホールが起こりにくくなります。完成品サイロでのブリッジに悩むミルは、その答えの一部をサイロではなく粉砕機に見出すことがよくあります。

実践的な判断：粉砕機をプログラムに合わせる

実際に何を粉砕するかを書き出せば、選択は機械的になります。600～700 µmのトウモロコシをコンディショナーとプレスに通すブロイラーペレットライン：ハンマーミルです。なぜなら微粉がダイに供給され、柔軟性が配合変更を吸収するからです。また粉砕目標は、当社の 蒸気コンディショニングガイドで説明するコンディショニング温度に直接つながります。完全混合飼料用にトウモロコシを圧延する肥育場：断然ロールミルです。割砕穀物の構造を持つ採卵鶏用マッシュ：ロールミルです。1台の粉砕機で複数畜種を生産する商業ミル——今日はブロイラー、明日は乳牛、次の四半期はアクア——：ハンマーミルです。なぜならスクリーンラックはどのロール構成よりも広い範囲をカバーするからです。

穀物水分も重要です。およそ15%を超える水分で届く穀物は、粉砕エネルギーをより多く必要とし、スクリーンをより早く詰まらせます。これは実務者が各ミルで記録している関係です（一例として、同業の機器メーカーによるこの 飼料粉砕エネルギーガイド をご覧ください）。湿った穀物は、乱暴な扱いに耐える機械へのもう一票であり、粉砕機が目にする前に受入やサイロで水分を修正すべきもう一つの理由です。

比較のまとめ

どちらの機械も他方を代替するものではありません。高くつく誤りは「間違った」技術を選ぶことではなく、粉砕目標、原料リスト、プログラム構成を発注書に明記せずにどちらかを購入することです。この3行の記載が、実際にどの機械の強みを使うかを決めるからです。