Способы машинного доения

12.11.2014

Естественный способ извлечения молока из вымени коровы — это высасывание его теленком. Способ этот простой. Однако чтобы получать молоко для нужд человека, необходимы технические средства. В период одомашнивания крупного рогатого скота человек такими средствами не»располагал, а поэтому для извлечения молока из вымени коровы люди стали применять ручное доение (выжимание молока из вымени), которое сыграло большую роль в повышении продуктивности животных и впоследствии оказало влияние на творчество инженеров и изобретателей при конструировании доильных машин. Однако аппараты, подражающие ручному доению, не получили распространения, так как были сложны и неудобны в эксплуатации.
Одновременно с выжимающими машинами разрабатывались и отсасывающие, работающие по принципу сосания коровы теленком. В настоящее время такие машины успешно вытесняют ручное доение. Доильные машины применяются теперь почти во всех странах.
В СССР доильные машины впервые были завезены в 1928 г. Первые их испытания проводились методически неправильно, в результате чего для производства в нашей стране была выбрана немецкая доильная машина «Момент», обладавшая существенными недостатками. Большая серия изготовленных машин после испытаний была забракована, так как их применение вызывало падение продуктивности коров и заболевание маститом. Неудачными оказались попытки применить в нашей стране и другие зарубежные машины.
Поэтому ВИЭСХу было поручено провести более квалифицированно испытания зарубежных машин и создать отечественную доильную машину, отвечающую физиологическим требованиям доения коров. Такая машина была создана ВИЭСХом совместно с институтами, изучающими биологию животных. Она отличалась от зарубежных машин принципом действия, который назвали трехтактным. Ее исполнительный механизм (двухкамерный доильный стакан) по конструкции такой же, как и у наиболее распространенных доильных машин, но его действие включает в себя элементы работы однокамерного доильного стакана. Приводим схематическое описание устройства и принципа действия этих доильных стаканов.
Однокамерный доильный стакан (рис. 3) имеет конусообразную форму. Стенки сделаны из твердого материала (часто прозрачного). В верхней части стакан находится резиновый колпак, предназначенный для лучшего присасывания стакана к соску.

Однокамерный доильный стакан работает следующим образом. Во время первого такта из него откачивается воздух пока разрежение под соском не достигнет 40—45 см рт. ст. (рис. 3,а). Такая разность давлений действует примерно 0,5 сек. Сосок вытягивается, конец его упирается в конус стакана, сфинктер соска открывается, и молоко вытекает. Номинальная разность давлений при этом действует только на кончик соска, а стенки его подвергаются воздействию меньшего разрежения, так как кончик соска успевает упереться в конус еще до того, как образуется номинальная разность давлений, и препятствует отсасыванию воздуха из верхней части стакана.
Во время второго такта в стакан впускается воздух, и давление в нем повышается до атмосферного (рис. 3,б). Сосок при этом укорачивается, вытекание молока из него прерывается, и в соске восстанавливается кровообращение, несколько нарушенное во время действия разрежения.
Первый такт называется тактом сосания, второй — тактом отдыха. Такт сосания и такт отдыха составляют пульсационный цикл. Число пульсаций у различных доильных машин с однокамерными стаканами находится в пределах 30—60 в минуту.
Достоинства однокамерного доильного стакана:
- при правильном соответствии размеров стаканов размерам сосков не оказывает неблагоприятного физиологического воздействия на соски коровы, не нарушает в них кровообращения; заболевания сосков наблюдаются редко;
- очень прост и надежен в работе, так как не имеет быстро изнашивающейся сосковой резины.
Недостатки однокамерного доильного стакана:
- не всегда обеспечивается чистое выдаивание, так как сфинктер соска при такте сосания в некоторых случаях не может открываться полностью из-за сжатия его с боков при слишком сильном засасывании в конусообразный стакан, вследствие чего у некоторых коров наблюдается нечистое выдаивание (большой ручной додой);
- необходимо иметь несколько комплектов доильных стаканов различного размера к каждому доильному аппарату, чтобы охватить машинным доением коров, имеющих соски разных размеров.
Двухкамерный доильный стакан (рис. 4) в большинстве случаев имеет цилиндрическую или коническую форму. Стенки у него двойные; наружная твердая, чаще всего металлическая (гильза) и внутренняя резиновая (сосковая резина). Между стенками образуется замкнутый кольцевой зазор — глухая камера, которая через резиновую трубку соединяется с пульсатором. Полость внутри сосковой резины соединяется снизу резиновой трубкой с вакуум-насосом. В верхней части стакан имеет резиновое или металлическое приспособление для лучшего удержания на соске и предотвращения просасывания внутрь него воздуха.

Двухкамерный стакан действует следующим образом. Во время первого такта воздух из межстенного пространства откачивается до номинального вакуума. В то же время внутри сосковой резины вакуум поддерживается постоянным. В это время под соском (т. е. внутри сосковой резины) и в межстенном пространстве вакуум по величине становится одинаковым и сосковая резина не препятствует отсасыванию молока, так как в течение этого такта она не деформируется. Сосок при этом удлиняется, сфинктер его открывается и молоко вытекает. Этот такт называется тактом сосания. Во время второго такта в зазор между стенками (межстенное пространство) Доильного стакана впускается воздух, и сосковая резина сжимается (сплющивается), прерывая вытекание молока и защищая некоторую часть соска от действия вакуума. Этот такт называется тактом сжатия. Затем процесс повторяется.
Число пульсаций у различных доильных машин с двухкамерными стаканами находится в пределах 30—180 в минуту; наиболее распространено число пульсаций 40—60 в минуту. Эксплуатация машины облегчается при большом числе пульсаций, так как это способствует лучшему удержанию доильных стаканов на маленьких сосках и упрощает надевание стаканов на соски коровы. Однако большое число пульсаций невыгодно из-за увеличения расхода воздуха и не всегда соответствует физиологическим требованиям.
Величина разрежения в различных доильных машинах колеблется в пределах 200—650 мм рт. ст. Это обусловливает и различие в конструкции доильных стаканов. Следует отметить, что для конструкций и параметров доильных машин нет установившихся стандартов. Это объясняется тем, что доильные машины воздействуют на организм, имеющий значительные отклонения от средних физиологических норм, а физиология отдачи молока изучена еще недостаточно.

Достоинства двухкамерных доильных стаканов:
- можно обойтись (в пределах одного стада коров) одним комплектом доильных стаканов к каждому аппарату, так как сосковая резина в некоторой степени приспосабливаемся к соскам различных размеров;
- выдаивание коров происходит несколько быстрее, чем однокамерными доильными стаканами, так как в двухкамерных стаканах сосковая резина, по-видимому, меньше препятствует открыванию сфинктера соска, чем твердые конусообразные стенки однокамерных доильных стаканов.
Недостатки двухкамерных доильных стаканов при двухтактном способе доения:
- во время каждого такта сосания несколько нарушается кровообращение в сосках, которое не восстанавливается полностью во время такта сжатия;
- во время доения соски значительно удлиняются и доильные стаканы наползают на соски и вымя коровы. От этого нередко сообщение соска с выменем нарушается, и доение прерывается преждевременно, что обусловливает нечистое выдаивание коров. Внутренняя ткань у основания соска нередко повреждается, в результате чего возможно заболевание коров маститом;
- работа стаканов вхолостую при передержке их на сосках коровы особенно вредна и вызывает заболевание вымени (попытки устранить эти недостатки подбором оптимальных параметров не всегда достигают цели);
- имеют место большие эксплуатационные расходы на сменные резиновые Детали, особенно на сосковую резину, которая служит от одного до шести месяцев.
Трехтактная доильная машина имеет двухкамерные доильные стаканы. Принцип действия доильного стакана этой машины показан на рис. 5. По существу трехтактный принцип основан на совмещении положительных свойств работы двухтактных доильных машин с однокамерными и двухкамерными стаканами, отрицательные свойства которых при этом сведены к минимуму. В дополнение к тактам сосания и сжатия введен такт отдыха (за счет сокращения продолжительности такта сжатия). Длительность такта сосания при этом осталась без изменения, а длительность такта сжатия доведена до 10—15% длительности пульсационного цикла. У первого и последнего вариантов трехтактной доильной машины при 60 пульсациях в минуту соотношение длительности тактов (в % к длительности пульсаций) было следующим:

Такт отдыха осуществляется путем впуска воздуха внутрь сосковой резины доильного стакана (под сосок). Во время такта сосания (рис, 5,а) под соском и в пространстве между стенками доильного стакана действует разность давлений; во время такта сжатия (рис. 5,б) под соском — вакуум, а в пространстве между стенками — атмосферное давление; во время такта отдыха (рис. 5, в) под соском и в пространстве между стенками стакана действует атмосферное давление.
Характерные особенности трехтактной доильной машины по сравнению с двухтактной:
- во время доения соски меньше удлиняются и в них не нарушается кровообращение;
- сведена к минимуму возможность наползания доильных стаканов на соски и вымя коровы;
- допускается передержка доильных аппаратов на сосках коров после полного их выдаивания без вреда для животных;
- можно выдаивать любых коров, в том числе и медленно отдающих молоко, и при этом заболеваний сосков и вымени коров не возникает.
Недостатки трехтактной доильной машины: как и у двухтактных машин с двухкамерными стаканами» имеет место значительный расход резиновых деталей, особенно сосковой резины. Однако, по данным испытаний сосковой резины на Подольской МИС, срок службы ее при работе аппарата по трехтактному способу в 2 раза больше, чем при работе по двухтактному;
Для осуществления такта отдыха производится впуск воздуха под соски, как и в однокамерных доильных стаканах, что в некоторой степени загрязняет молоко. Однако экспериментальные исследования показали, что это загрязнение незначительно. Подсчеты подтверждают, что при самых неблагоприятных условиях повышение бактериальной загрязненности молока из-за впуска воздуха под соски может составить от трех до десяти бактерий на 1 мл (в самом чистом молоке допускается наличие около 50 тыс. бактерий на 1 мл). Дополнительный расход воздуха несколько увеличивает и расход энергии.
Любую двухтактную доильную машину с двухкамерными стаканами можно превратить в трехтактную (и наоборот) путем замены коллектора.
Наиболее распространенная схема доильной машины с двухкамерными стаканами показана на рис. 6. Все четыре доильных стакана сообщаются через трубки с коллектором, расположенным ниже их. От коллектора трубки идут к пульсатору и доильному ведру, служащему для сбора молока. Пульсатор обычно размещают на крышке доильного ведра, от которой идет шланг к вакуумному трубопроводу, проложенному вдоль стойл и соединенному с вакуум-насосом.

В настоящее время в зарубежной (печати нередко пишут, что эффективность машинного доения зависит не столько от конструкций доильных машин, сколько от организации самого рабочего процесса, и что при хорошей организации машинного доения можно без ущерба применять все доильные машины, выпускаемые промышленностью. При этом под хорошей организацией понимается такая, которая обеспечивает высокую производительность труда, сохранение достаточной продуктивности животных и получение молока высокого качества.
Само собой разумеется, что продуктивность животных зависит от состояния вымени, а поэтому при машинном доении обращают большое внимание на сохранение его здоровым.
Особое значение имеет соблюдение правил доения коров двухтактными аппаратами; наиболее важные из них следующие:
1. Нельзя надевать доильные стаканы на соски, если корова еще не припустила молока, так как доильная машина не стимулирует в достаточной мере отдачи молока, и корова может задержать его и даже не выдоиться совсем, потому что доение пустых сосков вызывает боль и торможение молоко-отдачи.
2. Нельзя оставлять доильные стаканы на сосках после прекращения вытекания молока из вымени. Передержка доильных стаканов на сосках вызывает заболевания вымени, порчу молока и снижение продуктивности коров.
Оба эти правила вполне обоснованы с физиологической точки зрения. Теленок не сосет пустые соски у коровы, а старается вызвать отдачу молока энергичным подталкиванием вымени. Только после начала отдачи молока теленок сосет корову, переходя от одного соска к другому Из этого можно Сделать вывод, что сосательные движения рта теленка, по-видимому, недостаточно эффективны для стимулирования отдачи молока. Необходимо более энергичное воздействие на вымя, например подталкивание.
Если же и подталкивание вымени не вызывает отдачи молока и теленок пытается сосать пустые соски, корова прогоняет его от себя, так как энергичное сосание пустых сосков, по-видимому, причиняет ей боль. Отсюда ясно, что рот теленка не является идеальным механизмом, которому следует обязательно подражать при конструировании доильной машины. Вероятно, ошибка конструкторов, разрабатывавших за последние 100 лет различные доильные машины, и состояла в том, что они стремились создавать машины, точно подражающие или сосанию теленка, или ручному доению. Ручное доение также не является совершенным способом извлечения молока: если в сосках нет молока, доярка, производя доение кулаком или оттягивая соски двумя пальцами, не может вызвать хорошую отдачу молока,— она прибегает к массажу вымени и (другим приемам, вплоть до ласковых разговоров с коровой. Иногда же при ручном доении доярки, выдоив некоторую часть молока, сидят около коровы и ждут, пока она не припустит следующую порцию.
Короче говоря, раздражение сосков у многих коров не вызывает полной отдачи молока и повышения удоя. Необходимо использовать и другие, более эффективные раздражители, обеспечивающие полную отдачу молока при помощи высшей нервной деятельности.
Из этого можно сделать вывод, что наиболее желательно иметь в хозяйстве таких коров, которые легче отдают молоко и у которых в силу этого можно развить более высокую продуктивность. Отбор коров для машинного доения у нас и за рубежом производится в первую очередь по этому признаку.
Многие коровы имеют все данные для высокой продуктивности, но не раздаиваются, так как у них трудно вызвать отдачу молока. Такие коровы особенно быстро уменьшают удои, если их невнимательно доить доильными машинами. При доении двухтактными аппаратами, резко действующими на соски, эти коровы быстро снижают продуктивность или даже заболевают. При доении трехтактной машиной, более совершенной с физиологической стороны, уменьшения продуктивности, а тем более порчи коров не наблюдается, но процесс доения таких коров более продолжительный, чем коров, легко отдающих молоко. Следовательно, коровы, задерживающие молоко, нуждаются при доении в дополнительном воздействии, обеспечивающем стимулирование отдачи молока.
Физиологи утверждают, что чем чище выдаивают корову, тем быстрее увеличивается ее продуктивность. Однако и при хорошем доении в альвеолах остается до 1—3 л молока (так называемое остаточное молоко), которое можно извлечь с помощью дополнительного впрыскивания окситоцина в кровь коровы.
Стимулирование отдачи молока имеет целью увеличение выделения гипофизом окситоцина. Однако ручное стимулирование требует уменья и больших затрат труда. Перед конструкторами ставится задача создать такие доильные машины, которые стимулировали бы отдачу молока у коров и способствовали увеличению их продуктивности.
В результате накопления практического опыта по машинному доению коров и изучения исследований, Проведенных в нашей стране и за рубежом, были составлены требования к конструированию новых доильных машин и улучшению существующих. Приводим их полностью.