CC BY
4
УДК 637.116.2 DOI 10.51794/27132064-2022-4-27
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ И ВЕЛИЧИНЫ ВАКУУММЕТРИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СУЩЕСТВУЮЩИХ ДОИЛЬНЫХ АППАРАТАХ
Д.И. Комлач, кандидат технических наук, доцент
Е.Л. Жилич, заведующий лабораторией
Ю.Н. Рогальская, младший научный сотрудник
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
E-mail: npc_mol@mail.ru
Аннотация. Эффективность молочного производства за последние годы значительно возросла благодаря достижениям в области разработки доильных технологий, применение которых позволило сократить время, затрачиваемое на доение каждого животного. Дальнейшее развитие технологии машинного доения должно способствовать улучшению и сохранению физиологии животных за счет снижения нагрузки на вымя путем уменьшения величины вакуумметрического давления в камерах доильного стакана. Уровень (сила) вакуума напрямую влияет на силу сжатия соска, то есть силу, с которой молоко «выжимается» из соска. Кроме того, вакуум воздействует как на внешнюю, так и на внутреннюю полость вымени, выкачивая молоко. При этом слишком высокий уровень вакуума может разрушать железистую ткань вымени. Именно по этой причине происходит травма соска, отек вымени и развитие мастита. Сильное влияние повышенного вакуумметрического давления проявляется на сосках коровы, в основном, по завершении истечения молока, так как при этом вакуумметрическое давление, которое действует на соски, увеличивается и оказывает воздействие на внутренние, в меньшей степени защищенные, части сосков. При передержках доильных стаканов вакуумметрическое давление продолжает оказывать влияние на соски, что в свою очередь приводит к болевым ощущениям у коров. Чтобы избежать вредного воздействия жесткого вакуума, многие производители стремятся снизить его величину до определенных пределов, однако это не всегда оправдано, поскольку низкий уровень вакуума приводит к снижению производительности труда и не дает полноценно выдоить корову.
Ключевые слова: доение, вакуумметрическое давление, доильный аппарат, травмирование, сухое доение, сосковая резина, холостое доение, мастит, молочная железа, молокоотдача.
Для цитирования: Комлач Д.И., Жилич Е.Л., Рогальская Ю.Н. Аналитические исследования стабильности и величины вакуумметрического давления в существующих доильных аппаратах // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 4(48). С. 27-31.
Введение. Основным направлением развития технологии машинного доения, в частности, уменьшения величины вакууммет-рического давления, является применение в доильных аппаратах «щадящего» режима. Национальный комитет по маститу рекомендует использовать в доильном оборудовании величину вакуумметрического давления в пределах от 36 до 42 кПа, а по международным стандартам ISO 5707 и ISO 6690 ваку-умметрическое давление должно быть в пределах от 32 до 42 кПа для обеспечения быстрого, полного и щадящего доения коров [1]-[3]. Такой диапазон вакуумного давления позволяет снизить до минимума вредное воздействие вакуумметрического давления
на сосок. Благодаря работам различных отечественных и зарубежных исследователей, на сегодняшний день имеются данные о том, что слишком высокий или слишком низкий вакуум является главным фактором развития мастита. Установлено, что высокопродуктивные коровы более восприимчивы к инфекциям мастита, чем тугодойные, поэтому необходимо выбирать оптимальный уровень вакуума для доения, чтобы избежать ряда существенных проблем.
Цели и задачи исследований - изучить допустимые значения величины вакууммет-рического давления в камерах доильного стакана, устанавливаемых в современных отечественных и зарубежных доильных ап-
паратах, позволяющих снизить вредное воздействие вакуума на вымя, возникающее в процессе доения.
Материалы и методы исследований. При исследовании данного вопроса были использованы методы сбора, обработки и анализа материала из литературных источников.
Результаты исследований и их обсуждение. Одним из главных вредных факторов при доении, безусловно, является травмирование внутренних тканей вымени, альвеол, микрокапилляров кровеносной системы из-за слишком сильного вакуума, используемого в доильных аппаратах. Именно поэтому автоматизация технологии производства молока невозможна без понимания физиологии и этологии животных, которые должны учитываться при реализации любого, даже самого незначительного процесса.
Сильное влияние повышенного вакуум-метрического давления проявляется на сосках коровы, в основном, по завершении истечения молока, так как при этом вакуум-метрическое давление, которое действует на соски, увеличивается и оказывает воздействие на внутренние, в меньшей степени защищенные, части сосков. При передержках доильных стаканов вакуумметрическое давление продолжает оказывать влияние на соски, что в свою очередь приводит к болевым ощущениям у коров.
Повреждение вакуумметрическим давлением клеток эпителия приводит к попаданию в молоко крови, которую зрительно невозможно определить. Это скрытые кроводои. Систематические болевые ощущения могут привести к торможению молокоотдачи и вызвать у коров негативную реакцию на машинное доение. Это приводит к неполному выдаиванию и снижению удоев. Вдобавок скрытые кроводои при машинном доении сильно повышают вероятность заболевания маститом [4]. Чтобы уберечь молочную железу коровы от пагубного воздействия ва-куумметрического давления, к конструкции современного доильного аппарата предъявляются технические, ветеринарные и физиологические требования, а именно: способность активизировать функцию вымени
(спровоцировать выработку гормона оксито-цина) перед доением и сохранить ее в процессе доения; возможность сохранения состояния лактационной доминанты в процессе доения; необходимость обеспечить защиту молочной железы от патологического воздействия вакуумметрического давления во время доения и после его завершения.
Пагубное воздействие вакуумметриче-ского давления может проявляться на всех этапах доения. Негативным и наиболее сильным проявлением вредного воздействия вакуума на вымя коровы является так называемое «сухое доение», возникающее в конце молокоотдачи. Сухое доение - неизменный спутник машинного способа получения коровьего молока. При традиционном доении аппаратом попарного доения из-за неравномерности развития вымени менее развитые четверти неизбежно доятся всухую, «дожидаясь» окончания молокоотдачи из более развитых. Именно сухое доение является главной причиной травм вымени и развития мастита. При снижении цистерального давления в конце молокоотдачи до 0,7-1,3 кПа соски начинают расслабляться, и в доильные стаканы под сосковую резину может проникнуть воздух (под воротник сосковой резины). Доильные стаканы начинают все глубже засасывать соски, перекрывая переход от железистой части цистерны вымени к сосковой и перекрывая, таким образом, истечение молока.
При продолжительном «холостом» доении образуются кругообразные утолщения у основания соска, а также ороговение соскового канала. На верхушке соска образуются ороговевшие кольца, эти кольца со временем трескаются, кровоточат и приводят к закупорке соскового канала у верхушки соска, уплотнению тканей и отекам соска. Холостое доение может возникнуть не только в конце процесса доения, но и в начале. С момента выброса окситоцина до подключения вымени коровы должно пройти 1-2 минуты. Если в цистерне вымени содержится незначительное количество молока (от 0 до 20% общего количества молока в вымени) и при подготовке к доению не проведена стимуля-
ция истечения молока из альвеол вымени, молокоотдача может прекратиться, хотя корова выдоена не полностью.
Помимо холостого доения в конце и начале молокоотдачи негативное влияние оказывает жесткий вакуум (более 50 кПа), используемый непосредственно в процессе доения для удержания на сосках тяжелых металлических стаканов, что также приводит к разрушению внутренних тканей вымени. Для устранения негативного воздействия вакуума в процессе доения производители выпускают доильные аппараты с увеличенным объемом коллектора. Если коллектор будет иметь меньший объем, то при высокой скорости молокоотдачи в процессе доения молоко не будет успевать эвакуироваться из коллектора, вакуум перекроется молоком и станет нестабильным. Нестабильный вакуум в больших диапазонах вызывает дискомфорт у коровы и приводит к травмированию.
В настоящее время установлено, что до 97% разового удоя молока переходит из альвеолярного отдела в цистерну вымени условно рефлекторно. Вот почему очень важно соблюдать все подготовительные операции при технологии машинного доения, так как их нарушение приводит к торможению условного рефлекса молокоотдачи [4]. Помимо правильности проведения подготовительных операций, одним из основных факторов получения высоких удоев является соблюдение рабочего режима доильного аппарата, т. е. величины подсоскового и межстенного вакуума, а также характера их изменения в доильных стаканах в зависимости от частоты пульсаций и соотношения тактов «сжатия», «сосания» и «отдыха».
Отмечено, что по абсолютным величинам каждого из этих параметров в нашей стране и за рубежом до настоящего времени нет единого мнения, поэтому фирмы различных стран разрабатывают доильные аппараты, режимы которых значительно отличаются друг от друга. Некоторые производители предлагают линейку доильных аппаратов с регулируемой величиной вакуумметрическо-го давления в начале и в конце молокоотдачи [5]. Значения величин вакуумметрического
давления в наиболее распространенных отечественных и зарубежных доильных аппаратах представлены в таблице.
Таблица. Значения величин вакуумметрического
давления в отечественных и зарубежных _доильных аппаратах_
Марка Величина вакуумметрического давления, кПа
Отечественные доильные аппараты
УПД-07.000 48±1
АДУ-1-01 46-48
АДУ-1-02 51-53
АДН-1 42±2
АДС-1 50-52
АДС-24 35/48
ПАД-00 33/50
Зарубежные доильные аппараты
StimoPuls V 48
AutoPuls 48
IS-100 50
IS-160 AT 50
Duovac 300В 32/50/32
Duovac НСС 150 38/46/38
Monovac 38/46/38
Помимо величины вакуумметрического давления также важна частота пульсаций и соотношение времени тактов. Вариации рекомендуемых величин вакуума находятся в пределах от 33,3 до 55,3 кПа, а частоты пульсаций - в пределах от 0,7 до 2 Гц (40-120 пульсаций в минуту). Соотношение тактов большинства двухтактных доильных аппаратов колеблется в пределах 50:50 (некоторые имеют более продолжительный такт сосания, равный 70-80% от общего времени цикла). Практика эксплуатации доильных аппаратов и исследования различных отечественных и зарубежных ученых показали, что значительную часть рабочего цикла доильное оборудование действует в условиях нестабильного вакуумного режима. Практически все производители сходятся в одном мнении, что первостепенная роль не в абсолютном значении того или иного параметра, а в его стабильности на протяжении всего времени доения или изменении в соответствии с индивидуальными физиологическими особенностями коров при выделении молока [5, 6]. Профессор В.Ф. Королев в работе [7] при исследовании машинной технологии доения
указывает, что нельзя допускать отступления от номинального числа пульсаций. Также он отмечает, что для доения большинства коров может использоваться вакуум от 33 до 40 кПа, при этом минимальный вакуум для тугодойных коров составляет порядка 26-33 кПа, а для слабодойных - 6-10 кПа [7].
Для управления вакуумным режимом в зависимости от скорости молоковыведения некоторые ученые предлагают использовать различные датчики потока молока и пневмомеханические исполнительные механизмы. По мнению Ю.И. Залевского, колебание рабочего вакуума в доильном стакане не должно превышать ±1,5 кПа [8]. А.В. Аксенов, ссылаясь на данные В.П. Саврана, утверждает, что систематические колебания ваку-умметрического давления снижают среднесуточные удои на 1,9-2,5%, уменьшая интенсивность молокоотдачи на 0,1-0,15 кг/мин., и являются одной из причин субклинических маститов [9].
Факты отрицательного влияния нестабильности рабочих режимов доильной машины на процесс доения отмечены также многими другими учеными. Так, по данным Е.И. Ад-мина и В.П. Саврана [9, 10], колебания вакуума в подсосковом пространстве от 9,7 до 19,9 кПа снижают удои молока на 1,9-2,5%, а интенсивность молокоотдачи - на 0,96-0,15 л/мин. и вызывают субклинические маститы. В работе Э.К. Вальдмана, посвященной исследованию влияния нестабильности вакуума на процесс доения коров, отмечается, что колебания вакуума в молокопроводе с 50,7 до 29,3 кПа вызывают уменьшение средней скорости доения на 24,5%, а максимальной скорости - на 35,8% [11]. Таким образом, исследования доильных аппаратов должны происходить как в направлении создания управляемого и стабильного вакуумного режима, так и в направлении совершенствования конструкции подвесной части и доильных стаканов, более полно отвечающих физиологическим особенностям строения вымени коров, обеспечивая адекватные физиологии животных режимы доения.
Выводы. На сегодняшний день особенно опасны жесткий и нестабильный вакуум, а
также передержка доильных стаканов на сосках, когда молокоотдача уже прекратилась. Такое вредное воздействие вакуума в скором времени приведет к чрезмерному появлению заболеваний вымени у животного, таких, как мастит, травматизм альвеол и всевозможные воспаления.
Дальнейшему повышению производительности труда, увеличению производства молока, снижению его себестоимости и повышению рентабельности может способствовать внедрение в практику принципиально новых технологий и устройств для машинного доения, в которых за счет регулирования вакуумметрического давления в межстенной и подсосковой камерах можно добиться повышения физиологичности процесса машинного доения.
Литература:
1. Lazovic D. Milking-time test: methodology and assessment of vacuum recordings during machine milking of dairy cows. Uppsala, 2016. 69 p.
2. ISO 5707. Milking machine installations - Construction and performance. Switzerland, 2007. 52 p.
3. ISO 6690. Milking machine installations - Mechanical tests. Switzerland, 2007. 46 p.
4. Голиков А.Н. Физиология сельскохозяйственных животных. М.: Агропромиздат, 1991. 432 с.
5. Технологии и оборудование для доения коров и первичной обработки молока / В.И. Передня и др. Минск, 201б. 975 с.
6. Бондарев С.Н., Китун А.В. Методика подбора сосковой резины для дойного стада //Агропанорама. 201б. № б. С. 39-42.
7. Королев В.Ф. Доильные машины. М., 1969. 279 с.
8. Залевский Ю.И. Обоснование параметров и разработка системы регулирования вакуума при доении коров на крупных молочных фермах и комплексах: дис. к. т. н. М., 1995. 15б с.
9. Савран В.П. Зоотехнические основы совершенствования технологии и автоматизации доения коров на фермах промышленного типа: автореф. дис. д. с. н. Киев, 1991. 48 с.
10. Админ Е.И. Доение коров на фермах промышленных комплексов. Киев, 1980. 144 с.
11. Вальдман Э.К. Физиология машинного доения коров. Л., 1977. 191 с.
Literatura:
1. Lazovic D. Milking-time test: methodology and assessment of vacuum recordings during machine milking of dairy cows. Uppsala, 2016. 69 p.
2. ISO 5707. Milking machine installations - Construction and performance. Switzerland, 2007. 52 p.
3. ISO 6690. Milking machine installations - Mechanical tests. Switzerland, 2007. 46 p.
4. Golikov A.N. Fiziologiya sel'skohozyajstvennyh zhi-votnyh. M.: Agropromizdat, 1991. 432 s.
5. Tekhnologii i oborudovanie dlya doeniya korov i per-vichnoj obrabotki moloka / V.I. Perednya i dr. Minsk, 2016. 975 s.
6. Bondarev S.N., Kitun A.V. Metodika podbora sosko-voj reziny dlya dojnogo stada //Agropanorama. 2016. №
6. S. 39-42.
7. Korolev V.F. Doil'nye mashiny. M., 1969. 279 s.
8. Zalevskij YU.I. Obosnovanie parametrov i razrabotka sistemy regulirovaniya vakuuma pri doenii korov na krup-nyh molochnyh fermah i kompleksah: dis. k. t. n. M., 1995. 156 s.
9. Savran V.P. Zootekhnicheskie osnovy sovershenstvo-vaniya tekhnologii i avtomatizacii doeniya korov na fermah promyshlennogo tipa: avtoref. dis. d. s. n. Kiev, 1991. 48 s.
10. Admin E.I. Doenie korov na fermah promyshlennyh kompleksov. Kiev, 1980. 144 s.
11. Val'dman E.K. Fiziologiya mashinnogo doeniya korov. L., 1977. 191 s. "
ANALYTICAL STUDIES OF EXISTING MILKING MACHINES' VACUUMMETRIC PRESSURE
AND STABILITY'S VALUES
D.I. Komlach, candidate of technical sciences, docent
E.L. Zhilich, laboratory chief
Yu.N. Rogalskaya, junior research worker
RUP "Belarus NAN NPC on agricultural mechanization"
Abstract. The production efficiency in recent years due to advances milking technologies development has significantly increased, the using of which make it possible the time spent on each animal's milking to reduce. Further machine milking technology's development it should contribute to animal physiology improvement and preservation by the udder's load reducing due to the vacuummetric pressure in the chambers of the milking cup reducing. The vacuum's level (strength) directly affects the teat's force compression, so the force with which milk is "squeezed" from the teat. In addition, the vacuum affects both the external and internal udder cavity for milk pumping out. At the same time, too high vacuum level can destroy the udder gland's tissue. It is for this reason of teat injuring, udder swelling and mastitis developing is occurred. The increased vacuummetric pressure's strong influence is manifested on the cow'steats, mainly after the milk's expiration, since at the same time the vacuummetric pressure acting on the teats increases and affects the internal, less protected, parts of the teats. At milking cups overexposing, the vacuummetric pressure continues the teats affecting, which in turn leads to cows' pain. In order the hard vacuum's harmful effects to avoid, many manufacturers strive its value to certain limits reducing, but this is not always justified, since a low vacuum level leads to a labor productivity decreasing and does not allow the cow to be fully milked. Keywords: milking, vacuummetric pressure, milking machine, injury, dry milking, teat rubber, idle milking, mastitis, mammary gland, milk flow.
For citation: Komlach D.I., Zhilich E.L., Rogalskaya Yu.N. Analytical studies of existing milking machines' vacuum pressure and stability's value // Machinery and technologies in livestock. 2022. No. 4(48). p. 27-31.
