トップスプレー流動層乾燥を用いた沿岸廃棄物からのキトサン被覆水産飼料ペレットの革新的製造

沿岸の残渣を価値ある飼料へ変える

多くの海岸線では、エビ殻、カニ殻、海藻が水産加工の廃棄物として山積みになっています。本研究は、そうした残渣を養殖魚やエビ用の高品質な飼料ペレットに変換する方法を示します。ペレットを巧みに乾燥・被覆することで、栄養豊富な廃棄物を再利用するだけでなく、保存性が高く廃棄が少ない耐久性のある飼料を作り、養殖業の持続可能性と経済性の向上に寄与する可能性があります。

殻や海藻から小さな魚用の食事へ

研究チームはまず、沿岸廃棄物のうちエビ殻、カニ殻、スピルリナ海藻の三種を粉砕し、三種類のペレット配合に混ぜ込みました。スピルリナは濃縮されたタンパク質と良質の脂肪を供給し、殻は追加のタンパク質と有用なミネラルを与えます。目的は、従来の魚粉を大部分置き換してコストと天然魚資源への圧力を減らすことです。全ての配合は、健康な魚の成長に適したタンパク質と脂肪レベルを持つ小さな円筒形ペレットを生み、一部のカニ殻を多く含む配合（配合A）が最もバランスの取れた栄養特性を示しました。

ペレットをより速く、より少ないエネルギーで乾燥する

出来たてのペレットは水分が多く脆いため、慎重に乾燥する必要があります。遅いオーブンやトレイ乾燥の代わりに、研究者らはハロゲンランプで補助したハイブリッド流動層システムを用いました。この方式では、上向きの熱風がペレットをやさしく沸とうする鍋のように浮遊させ、近赤外線が内部から加熱を助けます。70〜110 °Cの空気温度を試したところ、高温ほど水分除去が速く進み、飼料の過加熱を起こさずに短時間で乾燥できることが分かりました。110 °Cでは、ペレットは安全な低湿度の12%未満に約10分で到達し、従来法と比べて乾燥時間をほぼ6時間短縮し、除去した水1kg当たりのエネルギー消費も低減しました。

「崩れやすいペレット」問題の解決

欠点もありました。エネルギーを節約する最速乾燥は、ペレットをより脆くする傾向がありました。栄養豊富な配合Aは相対的に低い「ペレット耐久指数」を示し、扱いや転がしによって崩れやすかったのです。脆いペレットは輸送中に砕けたり水中で速やかに崩壊して飼料が無駄になり、池や水槽を汚染します。これに対処するため、研究者らは第二工程を加えました：乾燥後のペレットに、カニ殻由来でフィルム形成性や抗菌性が知られている天然物質キトサンの薄膜を被覆する手法です。

強化と保護をもたらすやさしい噴霧

被覆はトップスプレー流動層で行われました：空気がペレットを持ち上げ、上方から細かなキトサン溶液の霧が降り注ぎほぼ瞬時に乾燥します。統計的最適化手法を用いて、キトサン濃度、噴霧速度、空気温度という三つの主要条件を調整し、乾燥時間と電力使用量の最小化を図りました。最適な組合せは、溶液中のキトサン濃度を約0.7%（重量比）と控えめにし、比較的低い噴霧速度と試験した最高温度の110 °Cを用いるものでした。この条件下で被覆は約8分強で完了し、ペレット1kg当たりの消費電力量は約0.3kWh程度にとどまりました。

滑らかなペレット、溶解遅延、カビの抑制

顕微鏡画像は、キトサンがペレットの周りに滑らかで連続した殻を形成し、未被覆飼料で見られた多くの孔を封鎖していることを示しました。これにより実用的な利点が生じました：耐久指数は約36ポイント向上し、一般的な品質目標を容易に上回り、水中で溶けるペレットの割合は約3分の1減少しました。つまり飼料は池中でより長く形を保ち、魚が食べる時間が増え、水中への栄養流出が減るということです。被覆処理により測定上のタンパク質や繊維がやや低下しましたが、これは弱酸性の被覆溶液や加熱が一部のタンパク質を変性させたためと考えられ、全体的な栄養プロファイルは引き続き良好な成長を支える範囲内にありました。重要な点として、被覆ペレットはin vitro試験でAspergillus属のカビの増殖を抑制し、保管時の安全性と保存性の向上が示唆されました。

養殖業者と沿岸にとっての意義

日常的な意味で、本研究は悪臭を放つ沿岸の廃棄物の山を効率的な乾燥と薄い天然被覆を用いて頑丈で長持ちする魚用飼料ペレットに変える方法を示しています。プロセスはエネルギーを節約し、ペレットの強度を改善し、水中での崩壊を遅らせ、腐敗性の真菌に対する保護を付与します。実際の工場レベルや異なる種類の沿岸廃棄物に適用するには配合や機械条件の微調整が必要ですが、メッセージは明確です：賢い工学を用いれば、かつて海岸で捨てられていたものが、より持続可能な養殖のための価値ある原料になり得ます。

引用: Maikaew, J., Srisang, N., Tambunlertchai, S. et al. An innovative chitosan-coated aquatic feed pellets production from coastal waste using top-spray fluidized bed drying. Sci Rep 16, 5166 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35937-0

キーワード: 水産飼料, 沿岸廃棄物, キトサン被覆, 養殖, 持続可能な水産養殖