양식업은 어느새 세계 어류 공급의 절반 이상을 차지하게 되었습니다. FAO의 2024년 세계 수산양식 현황 보고서에 따르면 2022년 양식업은 수산동물 9,440만 톤을 생산해 사상 처음으로 어획渔业을 추월했으며, 2022년 전 세계 1인당 수산동물 식품 소비량은 20.7kg에 달했습니다. 이러한 성장의 배후에서 가장 큰 비용 항목은 사료입니다. Alltech의 2024년 농식품 전망에 따르면 2023년 전 세계 양어 사료 생산량은 약 5,200만 톤이었습니다. 틸라피아, 메기, 농어, 송어, 새우용 배합 사료는 거의 모든 킬로그램이 기존 펠릿 밀을 거치지 않고 압출기 배럴을 통과합니다.
어류 사료 공장을 계획하고 있다면, 압출 단계는 다른 어떤 기계로도 얻을 수 없는 세 가지를 결정합니다. 펠릿이 부상할지 침강할지, 물속에서 얼마나 오래 형태를 유지하는지, 완제품이 얼마나 많은 지방을 담을 수 있는지입니다. 이 글에서는 상업 공장에서 실제로 운영되는 양어 사료 압출 공정 전체를 살펴보고, 부상 제품과 침강 제품의 이면에 있는 물리적 원리를 설명하며, 저희가 라인을 구축할 때 사용하는 파라미터 범위와 품질 목표를 정리합니다.
밀도가 전부다
가금류 펠릿은 취급 과정만 견디면 됩니다. 어류 펠릿은 물속에서 견뎌야 합니다. 제품 카테고리를 구분하는 단일 물리적 특성은 부피 밀도입니다. 부상 사료는 대략 480 g/L 미만, 침강 사료는 그 이상이며, 완침강 제품은 450–550 g/L 대역에 맞게 설계됩니다. 이 경계값은 Rokey와 Huber(1994)가 처음 정리한 이래 사료 제조 관련 문헌에 계속 인용되어 왔으므로, 구매 사양서를 작성할 때 실무적 정의로 삼을 만합니다.
FAO의 사료 제분 공정 장 에 따르면 팽창 압출 어류 사료는 연못 양식에 사용되는 부상 제품의 경우 일반적으로 0.25~0.3 g/cc(250–300 g/L) 사이에 들어가며, 이는 양식업자가 섭이 활동을 관찰하고 눈으로 어류의 배급량을 조절할 수 있을 만큼 충분히 낮은 수준입니다. 이러한 시각적 피드백은 틸라피아와 메기 같은 상층 섭이 어종에 부상 펠릿을 급이하는 주요 상업적 이유 중 하나입니다. 먹지 않은 사료가 눈에 보이므로 과잉 급이와 수질 문제를 조기에 발견하기 쉽습니다.
압출기는 제품 밀도를 이 경계 너머로 의도적으로 밀어붙일 수 있는 유일한 연속식 기계입니다. 링 다이 펠릿 밀은 매시를 압축해 조밀한 펠릿으로 만들 뿐, 펠릿을 부풀릴 수는 없습니다. 그래서 어떤 본격적인 양어 사료 공장이든 다른 설비를 무엇을 사든 간에 압출 조리를 중심으로 구축됩니다.
배합비에서 펠릿까지: 압출 라인 단계별 안내
분쇄: 다른 어떤 사료보다 미세하게
수생동물은 소화관이 짧고 작은 펠릿은 벽이 얇기 때문에, 양어 사료의 분쇄도는 사료 산업에서 가장 미세합니다. FAO의 양식 사료 제조 지침은 기준선을 제시합니다. 프리믹스와 스타터 사료용 원료는 0.25mm 체를 통과하도록, 성장기 또는 종어용 펠릿은 0.35mm 체를 통과하도록 분쇄해야 합니다. 이를 감안하면, 일반적인 가축 사료 공장은 몇 배 더 굵은 입도로 작업합니다.
| 단계 | 목표 | 중요한 이유 | 출처 |
|---|---|---|---|
| 프리믹스 및 스타터 사료 분쇄 | 0.25mm 체 통과 | 소화율, 0.5–1.5mm 마이크로 펠릿의 형태 유지력 | FAO 양식 사료 지침 |
| 종어/친어 사료 분쇄 | 0.35mm 체 통과 | 조리용 표면적, 매끄러운 펠릿 표면 | FAO 양식 사료 지침 |
| 생명선 설비 | 찢김원형/초미분쇄기, 0.5~1.0mm 스크린 등급 | 분쇄 에너지는 실제 비용, 과대 입자는 생경화 심 발생 | 플랜트 실무 |
상업적 생산량에서 이러한 입자 크기에 도달하려면 전용 초미분쇄기가 필요합니다. 이것이 당사가 시간당 1톤 이상의 어류 사료 라인에 표준 적용하는 기계이며, 어류 가공 공장에서 분쇄 에너지가 소비되는 지점입니다(양어 사료의 미분도까지 분쇄하는 데는 축산 사료 분쇄의 비에너지의 수 배가 소요되므로 전기 연결을 그에 맞게 계획하십시오).
계량, 혼합 및 금속 제거
분쇄 후 배합비에 따라 배치 계량 및 혼합합니다. 축산 사료 공장 기준으로 특별한 것은 없지만, 압출에서는 두 가지 세부 사항이 더 중요합니다. 첫째, 압출기 전단의 자석 및 체 보호: 링다이 프레스에 이물 볼트나 돌이 들어가면 소음이 나는 정도지만, 압출기에서는 부품보다 훨씬 비싼 스크류와 부시에 손상을 입힙니다. 둘째, 어분이 많고 점성이 높은 배합은 건조 옥수수-대두 박과 다르게 거동하므로 혼합 균일도를 유지해야 합니다.
전처리
FAO의 양식 사료 제조 지침 압출 컨디셔닝을 설명하며, 원료가 가압 배럴에 들어가기 전에 스팀으로 사료 매시를 65~95°C에서 수분 20~30%로 만드는 것입니다. 전처리는 배럴 밖에서 조리의 일부를 수행하여 스크류 마모를 줄이고 처리량을 안정화합니다. 어류 사료의 경우 이중 컨디셔너 또는 차등 직경 컨디셔너 구성이 일반적인데, 전분 분획을 균일하게 호화시키는 것은 배럴 전단력만이 아니라 잔류 시간이기 때문입니다.
배럴 내 조리
배럴 내부에서 매시는 약 130~180°C에서 10~60초 동안 조리되며, 정확한 온도와 체류 시간은 원료 입자 크기, 배합 및 원하는 제품 특성에 따라 결정됩니다(FAO, 양식 사료 제조 지침). 배럴은 단순한 가열기가 아니며, 스크류의 기계적 전단이 작업의 상당 부분을 차지하므로 동일한 배합이라도 스크류 구성에 따라 눈에 띄게 다른 펠릿이 생산될 수 있습니다.
다이 및 나이프
조리된 반죽은 다이 플레이트를 통해 밀려 나와 회전 나이프로 절단됩니다. 양어 사료용 다이 직경은 유생 사료의 1mm 미만부터 대형 펠릿의 8~10mm까지입니다. 다이 설계(개방 면적, 랜드 길이, 다이 벤트 여부)는 밀도 제어의 주요 수단이며, 이는 다음 두 섹션의 주제입니다.
건조 및 냉각
더 진행하기 전에 용량 균형에 대해 한마디: 압출기는 사람들이 생각하는 병목이 되는 경우가 드뭅니다. 당사가 감사하는 대부분의 어류 사료 공장에서 실제 처리량을 제한하는 것은 건조기입니다. 압출 펠릿은 오븐으로 많은 수분을 운반하며 건조 시간은 협상 불가이기 때문입니다. 견적을 비교할 때는 배럴 크기만이 아니라 모든 압출기 용량 주장 이면의 건조기 베드 면적과 증발 부하를 확인하십시오. 동일한 압출기 톤수를 제시하는 두 공급업체가 매우 다른 플랜트를 제공할 수 있습니다.
압출 펠릿은 젖은 상태로 다이를 빠져나오며, 일반적으로 저장 안전 수분보다 훨씬 높은 수분을 가지며 오븐 또는 다중 패스 건조기를 통과합니다. FAO의 팽화 어류 사료 공정 설명은 약 120°C에서 저장 안전 수분까지 오븐 건조한 후 일반 펠릿 쿨러를 거치는 것으로 언급합니다. 냉각은 일반적으로 내부 수분이 약 13% 미만이 되면 시작됩니다. 실제로 당사는 건조기를 역류 냉각기 및 스크리너와 결합하며, 해당 체인의 냉각기 측면은 다음 기사에서 자세히 다루었습니다. 역류 냉각기 작동 원리.
건조 후 액체 첨가
압출 열은 열에 민감한 비타민 프리믹스의 일부를 파괴하고 반죽에 혼합할 수 있는 오일의 양을 제한하므로, 현대 양어 사료 공장은 건조된 펠릿에 오일과 열 민감성 첨가물을 분사합니다. FAO는 건조 배합의 과잉 강화보다 압출 후 분사를 열 민감성 첨가물에 권장합니다. 이를 위한 전용 장비(진공 코터 또는 상압 스프레이 라인)는 모든 어류 사료 공정 흐름도에 포함되어야 합니다. 당사의 오일 첨가 시스템 에서 구현 방법을 확인하십시오.
부상 사료의 구조 형성 원리
부상 펠릿은 공학적으로 보면 폼입니다. 압력 용기 사건으로 보면 메커니즘은 간단합니다. 조리된 매시는 압력 하에서 다이에 들어갑니다. 매시의 물은 대기압 비점에 비해 과열 상태입니다. 압출물이 다이 플레이트를 빠져나갈 때 압력이 거의 순간적으로 대기압으로 떨어지고, 과열된 물이 증기로 플래시되어 수천 개의 미세 기포가 펠릿을 팽창시킨 후 냉각되어 굳습니다. FAO는 그 결과를 팽화미 질감에 비유합니다.
이 메커니즘에서 세 가지 공정 요구 사항이 도출되며, 모두 FAO의 팽화 어류 사료 공정 설명으로 거슬러 올라갑니다:
- Enough gelatinised starch to trap the bubbles. 생전분은 양질의 부상 펠릿에 필수적인 요소입니다. 사료가 배럴에 머무는 30~60초 동안 약 90%가 호화됩니다. 곡물은 매우 낮은 밀도로 팽창하는 반면, 저전분 단백질 농축물은 거의 팽창하지 않습니다. 그래서 고단백·저전분 배합은 재배합 없이는 부상하도록 만들 수 없습니다.
- 충분한 다이 압력과 제품 온도. 부상 압출의 고전적 기준값은 다이 압력 약 34~37기압, 제품 온도 125~138°C, 다이에서의 매시 수분 25~27%입니다(Rokey & Huber, 1994). 압력이나 온도를 낮추면 기포가 작게 유지되어 펠릿이 가라앉습니다.
- 폼을 고정하기 위한 다이 후 건조. FAO 수치에 따르면 팽창 부상 사료는 다이 직후 320~400 g/L이며, 팽창 순간에 수분이 3~4%포인트 감소합니다. 약 10~12% 미만으로 추가 건조하면 부상성이 더욱 향상됩니다. 젖은 폼은 붕괴합니다.
부상 거동은 측정 가능하고 재현 가능한 것이지 운이 아닙니다. Wiley를 통해 게재되고 색인된 어류 사료 단축 압출에 관한 반응표면 연구에서 FAO AGRIS 배럴 온도 120°C, 2 mm 다이, 100초 증기 전처리(400 kPa) 시 부상률 100%, 내구성 지수 99%, 팽창비 2.64, 벌크 밀도 479 g/L의 펠릿이 생산되었으며, 이는 부상/침강 경계에 해당하고 수중 안정성은 87%였습니다. 공급업체가 별다른 조건 없이 "뛰어난 부상률"을 제시할 때 이 수치들은 유용한 검증 기준이 됩니다.
수중 안정성을 잃지 않고 침강 사료 만들기
침강 및 완침강 제품은 목표가 반대입니다. 팽창 없이 조리와 결합을 원합니다. 새우 사료가 까다로운 사례입니다. 새우는 섭식 행동이 느린 저서 섭식자이므로 펠릿이 즉시 가라앉고 수중에서 몇 시간 동안 형태를 유지해야 합니다. 새우 양식지에서 부상하는 부분은 돈이 떠내려가는 것이고 암모니아가 발생할 것을 기다리는 셈입니다.
팽창 억제는 세 가지 측면에서 이루어집니다.
- 배합. 침강 양식 사료는 전분이 훨씬 적고(약 10%) 지방이 적당하며(최대 약 12%), 반죽에 기포 형성 물질이 적게 남습니다(Rokey & Huber, 1994 기준값).
- 컨디셔너 전략. 침강 제품의 경우 컨디셔너에는 증기를 거의 또는 전혀 넣지 않고 주로 물을 공급한 다음, 배럴에 추가로 물을 주입하여 압출물이 28~30% 수분으로 배출되게 합니다. 더 젖고 차가운 반죽은 덜 팽창합니다.
- 다이 하드웨어. 벤트 다이(또는 건식 압출기의 2단/팽창 감소 다이)는 중간에서 압력을 해소하여 최종 성형 다이 전에 온도, 수분, 팽창을 감소시킵니다. 침강 제품의 기준 다이 압력은 더 낮아 약 26~30기압입니다.
다이 후 처리도 다릅니다. 침강 사료는 10~12% 수분까지만 건조합니다. 과도한 건조는 펠릿 밀도를 충분히 낮추어 명목상 침강 사료가 부상하기 시작하는데, 이는 QC 계획에 명시할 가치가 있는 결함입니다. 참돔 같은 어종용 완침강 제품은 양 극단 사이에 위치하며 두 범위의 중간 설정에서 다이 온도와 수분으로 조정됩니다.
전용 새우 라인의 경우 용도에 맞게 설계된 장비로 구축합니다. 저희의 새우 사료 펠릿 밀 페이지는 압출 제품이 필요 없는 농장을 위한 펠릿화 경로를 다루고, 압출기 카테고리 에는 압출 경로가 나열되어 있습니다.
양식 라인에서 증기와 물이 다르게 하는 역할
축산 사료 공장에서 오는 방문객들은 보통 한 가지를 먼저 알아차립니다. 양식 라인은 물을 많이 소비한다는 것입니다. 어류 사료 압출에서 증기와 물의 첨가는 가금류 라인보다 훨씬 많습니다. 제품이 단순히 컨디셔닝되는 것이 아니라 가소화되어야 하기 때문입니다. 따라서 증기 시스템은 압출기 자체에 못지않은 용량 산정 주의가 필요합니다. 용량이 부족한 보일러는 즉시 불균일한 펠릿 밀도로 나타납니다. 배럴이 기계적 전단으로 보상하게 되는데, 이는 스크루 마모에 따라 변하고 훨씬 안정적으로 유지하기 어렵기 때문입니다.
플랜트 설계에 대한 실질적 영향은 나열할 가치가 있습니다. 증기 소비량이 보일러 연료 선택을 좌우합니다. 바이오매스 폐기물이 있는 곳에서는 그 폐기물을 연료로 하는 보일러가 종종 빠르게 투자비를 회수하는 반면, 잔여물 공급이 없는 공장은 계약 전에 디젤 또는 가스 보일러 비용을 투자에 반영해야 합니다. 응축수 처리, 수처리, 컨디셔너 위생은 모두 첫날부터 레이아웃에 포함되어야 합니다. 운영 중인 공장에 이를 개조하는 것은 차질이 크기 때문입니다. 또한 컨디셔너 수분이 밀도를 결정하므로 승인된 배치를 생산한 레시피를 운영자가 기록하고 재현할 수 있도록 라인에 증기 및 물 계량기를 설치합니다. 약간의 계측 예산으로 가장 흔한 확대 문제, 즉 기계가 바뀌었는지 운영자가 바뀌었는지에 대한 분쟁을 방지할 수 있습니다.
제품 유형별 참조 파라미터 범위
아래 표는 위에서 논의한 범위를 한곳에 모은 것입니다. 보증이 아닌 엔지니어링 참조점으로 취급하십시오. 모든 레시피가 이를 변화시키며, 표를 올바르게 사용하는 방법은 어떤 손잡이가 어떤 수치를 움직이는지 아는 것입니다.
| 파라미터 | 부상 | 저속 침강형 | 침강형 | 출처 |
|---|---|---|---|---|
| 컨디셔너 배출구 온도 | 65–95 °C (스팀 주도) | 65–95 °C (스팀 주도) | 워터 주도, 저스팀 | FAO (컨디셔닝 범위) |
| 배럴 유입 수분 | 20–30% | 20–30% | 20–24% 매시, 배럴 내 28–30%까지 수분 | FAO; Rokey & Huber(1994) |
| 배럴 내 조리 온도 | 130–180 °C, 10–60 s | 130–180 °C, 10–60 s | 범위 하한 | FAO |
| 다이 압력 | 34–37 atm | 범위 사이 | 26–30 atm | Rokey & Huber(1994) |
| 다이에서의 제품 온도 | 125–138 °C | ~120 °C | ~120 °C | Rokey & Huber(1994) |
| 팽화 후 벌크 밀도 | 320–400 g/L (FAO: 연못 실무에서는 250–300 g/L까지) | 450–550 g/L | 450–550 g/L | FAO; Rokey & Huber(1994) |
| 배합 내 전분 | 높음 (≥20%가 일반적인 작업 최소치) | 중간 | ~10% | FAO; Rokey & Huber(1994) |
| 건조 후 최종 수분 | 약 10–12% 미만 (더 건조할수록 부상성 양호) | 10–12% | 10–12% (과건조 시 부상 발생) | FAO; Rokey & Huber(1994) |
단축 스크류 또는 이축 스크류?
두 기종 모두 조리 방식은 동일하며, 차이는 제어 방식에 있습니다. 단축 압출기는 구조가 더 단순하고 구매 및 유지 비용이 저렴하며, 중간 수준의 지질 함량에서 틸라피아·메기·잉어용 부상 사료를 생산하는 표준 선택입니다. 쌍축 기종은 교차 배열된 스크류가 정(+)의 이송과 자체 세정을 구현하기 때문에 까다로운 반죽에 더 잘 대응합니다. 고지질 배합, 매우 높은 생육 또는 습사료 혼합 비율, 1.5 mm 미만 제품, 잦은 레시피 교체가 바로 쌍축 기종이 그 프리미엄 값을 하는 경우입니다.
당사가 고객과 함께 사용하는 실용적인 선택 기준은 다음과 같습니다. 제품 계획이 중간 정도의 유지 목표를 가진 통상적인 부상 및 완침 사료 범위에 머문다면, 적절히 구성된 단축 습식 압출 라인이 경제적입니다. 고지질 함량과 미세 입경의 프리미엄 해수어 또는 새우 사료를 목표로 한다면 쌍축을 선택하십시오. 당사 수산 사료 압출기 페이지에서 두 구성과 당사가 제작하는 용량 범위를 모두 확인하실 수 있습니다.
구매 사양서에 명시해야 할 품질 목표
수치를 명시하는 구매자는 그 수치에 도달하도록 제작된 기계를 받습니다. 수산 사료 사양의 측정 가능한 핵심은 간단하며, 각 항목은 소규모 실험 장비로 시험할 수 있습니다.
| 품질 지표 | 일반적 목표 | 비고 / 기준점 |
|---|---|---|
| 부상률(부상 사료) | 10분 후 ≥90–100% | 위에 인용된 연구는 벌크 밀도 479 g/L에서 100%를 달성함 |
| 펠릿 내구성 지수 | ≥97–99%(압출) | 동일한 연구에서 최적 설정 시 PDI 99%를 측정함 |
| 수중 안정성(새우 사료) | 수시간 침지 후 형상 유지 | 계약서에 시험 시간과 방법을 명시, 어종에 따라 다름 |
| 벌크 밀도 | 제품 등급별(매개변수 표 참조) | ~480 g/L가 부상/침강의 실질 경계 |
| 최종 수분 | ~10–12% | FAO 공정 설명에 따르면 냉각 전 13% 미만 |
| 체별 후 분진 | 중량% 기준 최대치를 명시 | 분진은 혼합기로 회수, 과다 시 다이 또는 칼날 문제 신호 |
여기서 정직하게 짚어야 할 점이 하나 있습니다. 공개된 시험 결과에 따르면 압출 공정은 열에 민감한 영양소를 부분적으로 파괴할 수 있으며, FAO의 가공 장에서는 고온 가공이 일부 아미노산의 이용성을 감소시킨다고 밝히고 있습니다. 바로 이 때문에 압출 후 분사 공정이 존재하며, 배럴 온도만 제시하고 코팅 시스템은 언급하지 않는 공급업체는 전체 상황을 알려주지 않는 것입니다.
가장 자주 보는 다섯 가지 불량 유형
- 생심 상태. 조분쇄, 짧은 전처리 또는 과도한 처리량으로 인해 중심부가 덜 익은 경우입니다. 증상은 흰 중심부와 탁한 물입니다. 분쇄를 개선하고 컨디셔너 수분을 높이며 공급 속도를 줄이십시오.
- 규격 미달 부상률. 일반적으로 불충분한 젤라틴화: 배합사료 내 전분 함량 부족, 또는 배럴 온도/체류 시간이 레시피 요구 수준 미달. 드물게는 과도한 건조의 반대 현상으로, 습윤 폼이 붕괴된 경우.
- 가라앉아야 할 사료가 뜨는 현상. 수분 함량 약 12%를 초과할 정도로 과건조, 또는 팽창이 완전히 억제되지 않음(벤트 다이 막힘, 물 주입 드리프트).
- 다이 막힘 및 압력 변동. 이물질 혼입(금속, 돌) 또는 급이 속도와 스크류 속도의 불일치. 자석과 안정적인 피더 레시피로 대부분 해결됨.
- 과도한 미분 발생. 다이에 맞지 않는 칼 간격, 다이 랜드 마모, 또는 취성이 강한 과건조 제품이 이송 중 거칠게 취급됨. 각각은 스크리너에서 뚜렷한 특징을 보임.
이 중 특별히 이례적인 것은 없으며, 모두 공급업체가 어류 사료를 실제로 운영해 본 엔지니어를 파견한다면 시운전 단계에서 해결되는 문제입니다. 이 자체가 하나의 선택 기준입니다 — 해당 팀이 실제로 시운전한 양어 사료 라인이 무엇인지 물어보십시오.
압출 라인 도입 전 구매자가 묻는 질문들
어류 사료에 기존 펠릿 밀도 적합한 선택일 수 있습니까?
일부 잉어 및 틸라피아 연못 양식에서는 사료 펠릿 밀로 만든 경질 펠릿이 허용되며, FAO 자체 연못 시험에서도 자연 먹이 조건의 메기 사료에 대해 경질 펠릿과 압출 배합사료 간 성장 차이가 없었습니다. 그러나 경질 펠릿은 빨리 가라앉고 부서져 급이 관리가 제한되며 고지방을 담을 수 없습니다. 수출 지향의 상업적 양식이라면 압출이 표준입니다.
하나의 압출기로 부상성과 침강성 제품을 모두 만들 수 있습니까?
가능합니다. 올바른 다이 세트와 컨디셔너 제어가 필요하며, 대부분의 어류 사료 공장이 실제로 그렇게 합니다. 제품 간에 달라지는 것은 증기/수분 밸런스, 다이 압력 하드웨어, 건조 설정값이므로 생산 일정에 제품 전환 시간을 계획에 반영하십시오.
완성 펠릿은 얼마나 많은 오일을 담을 수 있습니까?
반죽에 들어가는 오일은 팽창에 의해 제한됩니다. 총 지방 함량을 높이는 것은 건조 후 탑드레싱입니다. 용량은 코팅 장비에 따라 달라지며, 상압 분사는 몇 퍼센트를 더하고 진공 코팅은 훨씬 더 많이 더합니다. 진공 코팅은 표면 코팅이 아니라 진공 하에서 기공을 채우기 때문입니다.
첫 어류 사료 라인의 용량은 얼마로 해야 합니까?
브로슈어에 나온 최대 사양 기계가 아니라 실제로 공급하는 양식장의 사료 수요에 맞추십시오. 압출 라인은 증기, 건조 및 코팅 인프라 때문에 의미 있는 최소 경제 규모가 있으며, 대략 1t/h 미만에서는 장비 구성의 성격이 달라집니다. 어종, 톤수, 펠릿 크기를 알려주시면 라인을 솔직하게 설계해 드리며, 더 단순한 펠릿화 방식이 더 적합한 경우도 알려 드립니다. 다음에서 시작하십시오: 어류 사료 압출 장비 라인업 그리고 레시피를 보내주십시오.