CC BY
129
УДК 637.11
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО МОЛОКА
И.А. Тихомиров, кандидат с.-х. наук ИМЖ - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: [email protected]
Аннотация. Повышение качества молока и молочных продуктов является ключевым направлением устойчивого развития и определяющим фактором конкурентоспособности производства и переработки молока в современных условиях хозяйствования. В статье рассмотрены современные методы контроля и управления технологическими процессами производства высококачественного молока. Приведены основные условия, обеспечивающие повышение качества молока-сырья. Определены факторы, влияющие на молочную продуктивность коров, состав и свойства молока. Изложены методы контроля полноценности кормления высокопродуктивных коров. Представлены основные последствия дисбаланса питательных веществ в рационах животных и пути их оптимизации. Установлено, что оснащение молочных лабораторий современным оборудованием позволяет обеспечить контроль за технологическими параметрами в процессе производства, своевременно вносить корректировки в производственный процесс. Контроль полноценности кормления дойных коров может осуществляться как по уровню в молоке белкового обмена, так и по отношению жира к белку. Определение содержания соматических клеток в молоке позволяет оперативно оценить состояние здоровья вымени животных, достоверно зафиксировать появление субклинической стадии заболевания маститом, а также оценить состояние оборудования доения, косвенно судить о сбалансированности рационов. Установлено, что лабораторный анализ молока должен проводиться на молочных фермах при управлении производством для контроля полноценности кормления, своевременной диагностики заболеваний животных и оценки работы техники и оборудования. Ключевые слова: молочное скотоводство, технологии, молоко, контроль, управление, технологический процесс, биохимические показатели.
Введение. Определяющим фактором эффективного функционирования и развития агропромышленного комплекса страны является производство конкурентоспособной продукции. Особое место среди факторов конкурентоспособности продукции молочного скотоводства принадлежит качеству молока, которое влияет не только на процесс переработки и качество производимых из него молочных продуктов, но и на формирование закупочной цены, а значит, и на прибыль сельскохозяйственных предприятий.
Безопасность и качество молочного сырья, а также изготовляемой из него готовой молочной продукции, являются в настоящее время ключевыми факторами конкурентоспособности отрасли. Основная причина низкого качества молока заключается в отсутствии эффективной организации технологических процессов, что приводит к снижению сортности молока, повышению бактери-
альной обсемененности и количества соматических клеток в молоке. В обеспечении наращивания объемов производства высококачественной молочной продукции определяющая роль отводится современным ресурсосберегающим технологиям производства. Качество молочной продукции формируется в ходе всего технологического процесса, начиная от заготовки кормов и селекции молочного скота, доения и первичной обработки сырья на ферме и заканчивая транспортировкой и хранением готовой продукции и ее последующей реализацией.
Одной из важнейших составных частей производства высококачественной продукции молочного скотоводства, сокращения затрат, повышения производительности труда является технологическая модернизация отрасли и внедрение современного оборудования. От уровня технического оснащения ферм, механизации и автоматизации техно-
логических процессов зависит не только производительность труда работников, но и эффективность использования ресурсов, без чего невозможно обеспечивать и поддерживать высокоэффективное производство и конкурентоспособность молочного животноводства.
Современная промышленная переработка молока, основанная на высокотехнологичных процессах, предъявляет повышенные требования к качеству молока, используемого в качестве сырья для производства широкого ассортимента молочных продуктов. Низкое качество сырья порождает огромные потери, компенсация которых требует привлечения дополнительных трудовых и материальных ресурсов, а также влияет на спрос на данную продукцию и ее конкурентоспособность [1, 2]. В этой связи одним из главных приоритетных направлений молочного скотоводства является разработка эффективных систем управления и контроля технологическими процессами производства высококачественного молока-сырья, соответствующего санитарно-гигиеническим нормам и требованиям перерабатывающих предприятий.
Результаты исследования и их обсуждение. Продуктивность и качество продукции зависят от породных, физиологических особенностей животных и комплекса внешних условий, в которых они содержатся.
Молочная продуктивность коров и качество молока в определенной мере зависят от условий их содержания и ухода за ними. Отклонения от основных зоогигиенических требований могут привести к существенному снижению продуктивности. Комфортные условия содержания молочного скота на животноводческих фермах зависят от правильной планировки, застройки, обеспечения животных помещениями, отвечающими санитарно-гигиеническим требованиям. Выбор всех технологических конструкций, строительных и проектировочных решений должен соответствовать оптимальным показателям параметров микроклимата.
Для оценки влияния различных факторов на качество производимого молока и его потребительскую ценность была произведена группировка основных параметров контроля и управления технологическими процессами в молочном скотоводстве, которая представлена в таблице 1.
Таблица 1. Параметры контроля и управления технологическими процессами в молочном скотоводстве
Технологические процессы Задачи контроля и управления Контролируемые параметры Оцениваемые показатели и команды управления
Доение Ведение базы данных (БД), управление процессом доения, контроль за режимами доения, контроль за работой оператора Надой, кг; продолжительность доения, мин.; интенсивность потока молока, кг/мин.; припуск, мин. Индивидуальные параметры животного, управление доением, нарушения в процессе доения и подготовительных операций.
Кормление (сухими концентратами) Ведение БД, выдача индивидуальных доз, выявление животных с признаками заболеваний, контроль за функционированием дозатора Количество выданного корма, кг; продолжительность поедания, мин.; количество несъе-денного корма, кг; скорость поедания корма, кг/мин. Количество съеденного корма, формирование и выдача дозы корма, отклонение от средней скорости поедания корма
Осеменение Ведение БД, своевременное осеменение животного. Двигательная активность (надой, количество съеденного корма), м/ч; допуск садки пробника (вспрыгивание), раз. Половая охота коров
Взвешивание Ведение БД, определение массы Масса животного, кг Масса животного, прирост живой массы
Определение местонахождения животного Автоматизация процессов доения, кормления, взвешивания, своевременное осеменение, этологические наблюдения Трехмерные координаты животного, м; допуск садки пробника (вспрыгивание), раз; поведенческие признаки. Идентификация и определение местонахождения животного в зоне обслуживания, половая охота, формирование групп, совершенствование НТП предприятий
Коровы разных пород и индивидуальных особенностей характеризуются различным уровнем молочной продуктивности, неодинаковым составом и свойствами молока, это объясняется тем, что для каждой породы и индивидуальной особенности животного свойственен характерный обмен веществ, даже кормлением и выращиванием невозможно существенно их изменить. Поэтому необходимо совершенствовать эти наследственные особенности, разводить чистопородный скот, отбирать ремонтный молодняк от лучших по продуктивности и племенным качествам родителей.
Состав, свойства молока и молочная продуктивность коров находятся в зависимости от факторов, обусловленных их физиологическим состоянием. К ним относят период лактации, половая охота, возраст, состояние здоровья. Период лактации является наиболее значимым фактором физиологических изменений.
Состав и свойства молока в течение лактации существенно варьируют в молозив-ный, основной и стародойный периоды. На молочную продуктивность, состав и свойства молока оказывает влияние и половая охота коров. В зависимости от ее интенсивности в данный период снижаются удои, концентрация в молоке жира и белка. Влияние возраста коров на молочную продуктивность определяется их индивидуальными особенностями, однако установлено, что максимальный удой коров и содержание жира в молоке у пород молочного скота, разводимых в нашей стране, а также и за рубежом, проявляется за 4-6 лактаций, а затем медленно снижается.
Среди комплекса внешних условий корма и кормление являются важнейшими факторами, влияющими на синтез и, следовательно, на продуктивность животных, состав и свойства молока. Корма и кормление также оказывают наибольшее влияние на экономику молочного скотоводства, затраты кормов на производство молока составляют в среднем 50-60% его себестоимости [3, 4].
Кормление высокопродуктивных коров по всем периодам их физиологического со-
стояния требует особенно тщательного и всестороннего контроля, поскольку физиологические процессы в организме высокопродуктивных животных протекают гораздо интенсивнее, чем у низко- и среднепродук-тивных коров. В связи с этим использование современных оперативных методов контроля полноценности кормления и сохранения здоровья лактирующих коров позволит повысить их продуктивность, улучшить качество продукции, снизить затраты, себестоимость и обеспечит конкурентоспособность производимой продукции.
Организация кормления коров должна базироваться на оптимизации рационов с учетом физиологического состояния и периода лактации с целью повышения рентабельности производства высококачественной продукции и сохранения здоровья животных. Наиболее простыми и доступными показателями, характеризующими белковый обмен в организме дойной коровы, следует считать содержание в молоке белка, жира и мочевины. Несмотря на то, что содержание белка обусловлено породой, оно в значительной степени зависит и от кормления. Высокое содержание белка в кормах не обязательно приводит к высокому содержанию белка в молоке.
При полноценном кормлении коров черно-пестрой породы массовая доля белка в молоке составляет 3,2-3,4%, массовая доля жира 3,6-4,0. Более низкое содержание белка и жира в молоке указывает на погрешности в кормлении. Контроль полноценности кормления дойных коров может осуществляться как по уровню в молоке белкового обмена (таблица 2), так и по отношению жира к белку (таблица 3).
По содержанию белка и мочевины в молоке можно установить отклонения от норм протеинового и энергетического питания, судить об уровне обеспеченности коров энергией. У высокопродуктивных дойных коров из-за недостаточного обеспечения энергией, особенно в период раздоя, часто возникает дефицит белка, поэтому в начале лактации содержание его в молоке наименьшее и повышается с падением продуктивности. Счи-
тается нормой, если в первой трети лактации вследствие высоких удоев содержание белка снижается, оставаясь на уровне 3,2%. В поздней стадии лактации удои снижаются, а животное набирает вес, содержание белка в молоке возрастает до 3,6%.
Содержание мочевины в молоке показывает, сохраняется ли баланс азота в рубце желудка животного, который обеспечивается соответствующим рационом. В норме в 100 мл молока должно содержаться 20-25 мг мочевины. Содержание мочевины более 30-35 мг указывает на избыточное содержание протеина в рационе, если содержание ниже 15 мг, это означает, что обеспеченность рациона протеином слишком низкая и требует соответствующей коррекции рационов. Таким образом, контролируя в молоке высокопродуктивных коров азот мочевины, можно определить, как сбалансировать рацион и сделать его экономически выгодным.
В соответствии с критериями оценки сбалансированности питания была проведена оценка кормления по содержанию белка и мочевины в молоке для шестнадцати молочных ферм Московской и Калужской области.
Биохимические показатели молока определяли в сертифицированной лаборатории ФГБНУ ВНИИМЖ с помощью анализатора CombiFoss™ FT+. Содержание жира, белка и мочевины в молоке определяли с помощью прибора МИко8сап ЕТ+. Подсчет количества
соматических клеток проводили на приборе ¥о$$ошайс ЕС.
Таблица 3. Контроль полноценности кормления по соотношению жира и белка в молоке
Значение соотношения содержания жира и белка Состояние полноценности кормления молочного скота
1,1-1,3:1 Сбалансированный рацион
1,5:1 В начале лактации - распад жирового депо
1,5:1 Конец лактации: много клетчатки
Менее 1,1:1 Лактатный ацидоз - много концентратов, крахмала и клетчатки
Полная сбалансированность рационов в течение всего года отмечается только в трех фермах. Избыток протеина в рационах отмечен в двух фермах. Недостаток протеина отмечается в 7 фермах из 16 обследованных [5].
Повышению содержания белка в молоке способствуют корма, богатые крахмалом и сахаром, так как при их ферментации в рубце образуется пропионовая кислота, являющаяся предшественником белка в молоке. При резкой смене кормов (переход со стойлового на пастбищное содержание и обратно) угнетается активность рубцовой микрофлоры, снижается синтез белка в организме, что также вызывает его снижение в молоке. Поэтому следует заменять корма постепенно, избегая «кормового стресса» у коров.
На содержание жира в молоке влияет тип кормления, состав рациона, физико-химические свойства кормов рациона. Уменьшение в рационе количества грубых кормов и увеличение концентратов при недостатке клетчатки, протеина, легкорастворимых углеводов, неправильном соотношению сахаров и переваримого протеина (норма 0,8-1,2:1) приводит к снижению жирности молока на 0,5-0,6%, так как нарушаются процессы руб-цового пищеварения [6, 7].
Соотношение содержания жира и белка в молоке должно быть в пределах от 1,1:1 до 1,5:1, что свидетельствует о сбалансированном кормлении. Значение показателя более 1,5 может быть следствием низкого качества грубых кормов и недостатка концентратов. Этому сопутствует низкая молочная продуктивность и низкое содержание белка. Пока-
Таблица 2. Контроль полноценности кормления
по уровню содержания белка и мочевины в молоке
Белок, % Мочевина, мг на 100 мл Оценка кормления
Низкий, ниже 3,2 Менее 15 Недостаток энергии и протеина
15 - 30 Дефицит энергии
Свыше 30 Недостаток энергии и избыток протеина
Средний, 3,2 - 3,6 Менее 15 Недостаток протеина
15 - 30 Сбалансированное кормление
Свыше 30 Избыток протеина
Высокий, выше 3,60 Менее 15 Избыток энергии и дефицит протеина
15 - 30 Избыток энергии
Свыше 30 Избыток энергии и протеина
затель ниже 1,1 возникает при рационе, перенасыщенном концентратами. Кроме биохимических показателей, подлежащих контролю в условиях производственных лабораторий, важнейшими критериями безопасности для молока и молочных продуктов являются здоровье животных, контролируемое ветеринарными службами.
Соматические клетки в молоке являются индикатором воспалительных процессов, протекающих в молочной железе. Определение содержания соматических клеток позволяет оперативно оценить состояние здоровья вымени животных, достоверно зафиксировать появление субклинической стадии заболевания маститом, а также оценить состояние оборудования доения, косвенно судить о сбалансированности рационов (таблица 4).
Результаты анализов по содержанию соматических клеток в молоке всех обследованных молочных ферм показали, что только три фермы из шестнадцати в течение всего года дают молоко с содержанием клеток менее 400 тыс/мл. Еще в двух фермах качественное молоко составляет 92%, по одной ферме - 83, 42, 33 и 17% и в двух фермах качественное молоко - 8%. Остальные пять ферм дают некачественное молоко со средним содержанием соматических клеток от
665 до 930 тыс/мл. Таким образом, систематический контроль за полноценным кормлением и сохранением здоровья по биохимическим показателям молока обеспечивает нормальный обмен веществ, устойчивую молочную продуктивность, хорошие воспроизводительные способности, длительное продуктивное использование животных, высокие экономические показатели производства молока [8, 9].
Выводы. Технологический контроль на основе анализа молока является одним из ключевых инструментов в управлении производством высококачественного молока за счет своевременной корректировки рационов кормления, диагностики выявления заболеваний животных и модернизации доильного оборудования.
Лабораторный анализ молока должен проводиться на молочных фермах при управлении производством для контроля за полноценным кормлением, своевременной диагностикой заболеваний животных и для оценки работы техники и оборудования.
Литература:
1. Бурыкина И.М. Научные и практические аспекты формирования качества сырого молока. Вологда, 2009.
2. Иванов Ю.А. Новые технологии в животноводстве // Техника и оборудование для села. 2010. №1. С. 36.
3. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. М., 2003. 456 с.
4. NRC. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. Washington, 2001. 381 p.
5. Скоркин В.К., Ларкин Д.К., Рахманова Т.А. Исследования показателей качества молока от разных ферм // Вестник ВНИИМЖ. 2018. №2(30). С. 113-118.
6. Текучев И.К., Кормановский Л.П., Иванов Ю.А. Инновационные технологии производства молока. Подольск, 2011.
7. Ганущенко О.Ф. Организация рационального кормления коров с использованием современных методов контроля полноценности их питания. Витебск, 2016.
7. Тихомиров И.А., Аксенова В.П., Андрюхина О.Л. Современные технологии управления процессами обеспечения качества молока // Вестник ВНИИМЖ. 2016. №3(23). С. 42-51.
8. Скоркин В.К. Технологическое и техническое обеспечение производства высококачественного молока // Вестник ВНИИМЖ. 2018. №1(29). С. 16-24.
9. Чубенко Н.В., Малышева Л.А. Обеспечение качества и безопасности молока и молочной продукции // Ветеринарная патология. 2012. №1. С. 135-138.
Таблица 4. Оценка состояния вымени коров по содержанию соматических клеток в молоке
Среднее количе- Состояние Потери
ство соматических здоровья вымени моло-
клеток в 1 мл, тыс. ка, %
Менее 200 Очень хорошее 0
200-300 Хорошее 2
300-400 Удовлетворительное (20% коров имеют больное вымя) 4
Здоровье вымени под
400-500 угрозой (30% животных больны) 5
500-700 Наличие проблемы. Здоровье вымени нарушено (40% коров имеют больное вымя) Более 5
Свыше 700 Наличие острой проблемы. Массовое нарушение здоровья (50% коров имеют больное вымя) Более 12
Literatura:
1. Burykina I.M. Nauchnye i prakticheskie aspekty formi-rovaniya kachestva syrogo moloka. Vologda, 2009.
2. Ivanov YU.A. Novye tekhnologii v zhivotnovodstve // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2010. №1. S. 36.
3. Normy i raciony kormleniya sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh. M., 2003. 456 s.
4. NRC. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. Washington, 2001. 381 p.
5. Skorkin V.K., Larkin D.K., Rahmanova T.A. Issledo-vaniya pokazatelej kachestva moloka ot raznyh ferm // Vestnik VNIIMZH. 2018. №2(30). S. 113-118.
6. Tekuchev I.K., Kormanovskij L.P., Ivanov YU.A. In-novacionnye tekhnologii proizvodstva moloka. Podol'sk, 2011.
7. Ganushchenko O.F. Organizaciya racional'nogo kormleniya korov s ispol'zovaniem sovremennyh metodov kontrolya polnocennosti ih pitaniya. Vitebsk, 2016.
7. Tihomirov I.A., Aksenova V.P., Andryuhina O.L. Sov-remennye tekhnologii upravleniya processami obespeche-niya kachestva moloka // Vestnik VNIIMZH. 2016. №3(23). S. 42-51.
8. Skorkin V.K. Tekhnologicheskoe i tekhnicheskoe obe-spechenie proizvodstva vysokokachestvennogo moloka // Vestnik VNIIMZH. 2018. №1(29). S. 16-24.
9. CHubenko N.V., Malysheva L.A. Obespechenie kachestva i bezopasnosti moloka i molochnoj produkcii // Vet-erinarnaya patologiya. 2012. №1. S. 135-138.
MODERN METHODS OF HIGH QUALITY MILK PRODUCTION TECHNOLOGICAL PROCESSES' CONTROL
AND MANAGEMENT I.A. Tikhomirov, candidate of agricultural sciences IMJ- FGBNY FNAC VIM
Abstract. The milk and dairy products' quality improving is a key direction of sustainable development and a determining factor of competitiveness of milk production and processing in modern management conditions. The article deals with modern methods of high-quality milk production technological processes control and management . The raw milk quality improving basic conditions are given. The factors influencing on cows' milk production, milk structure and properties are defined. Methods of full value feeding control of high production cows are stated. The main consequences of animals' rations nutrient imbalance and its optimization's ways are presented. It is esta b-lished that the of dairy laboratories equipping with modern tools allows to control the technological parameters and to make timely adjustments to the productivity process. Control of milk cows full value feeding can be carried out both in terms of the milk protein metabolism level, and in relation fat content to protein one. Milk somatic cells content's determination allows to assess quickly the health of the udder of animals, and to record reliably the appearance of mastitis disease subclinical stage, as well as to assess the milking equipment condition, to judge indirectly the rations' balance. It is established that the laboratory analysis of milk should be carried out on dairy farms at milk production management to control the feeding full value, animal diseases' timely diagnosis and machinery and equipment evaluation.
Keywords: dairy cattle breeding, technologies, milk, control, management, technological process, biochemical parameters.
