|
Dojarka mechaniczna została skonstruowana w celu ograniczenia ciężkiej pracy ręcznej, jaką jest dój. Wprawdzie już starożytni Egipcjanie próbowali wprowadzać różnego rodzaju przewody do kanału strzykowego by ułatwić dojenie, jednak dopiero po 1830 roku pojawiły się pierwsze przewodowe urządzenia do doju mechanicznego. Od tego czasu datuje się rozwój konstrukcji dojarek i dostosowywanie ich działania do czynności wykonywanych przy doju ręcznym. Urządzenie cieszące się największym uznaniem pracowało na zasadzie ssania. W 1851 roku po raz pierwszy zastosowano podciśnienie w aparacie udojowym i od tego czasu datuje się rozwój konstrukcji jednokomorowego kubka udojowego. W 1905 roku skonstruowano dwukomorowy kubek udojowy, a dojarki stały się coraz bardziej porównywalne z używanymi obecnie.
Dojarka mechaniczna konstrukcji Jensa Nielsena z 1892 r. (z lewej) i konstrukcji Anny Baldwin z 1879 r. (z prawej). (Z T. Jansson. The development of the milking machine, 1973).
Jakie wymagania stawiamy dojarce mechanicznej? Gdy konstruowano pierwszą dojarkę postawiono następujące wymagania: efektywne usuwanie mleka z wymienia, nieuszkadzanie strzyków, zmniejszenie pracochłonności doju. Od tego czasu doskonalenie konstrukcji dojarki mechanicznej stało się dziełem specjalistów z różnych dziedzin i współpracy biologów, inżynierów i lekarzy weterynarii.
Jak dojarka mechaniczna działa na strzyk? Zasady doju mechanicznego różnią się od zasad doju ręcznego lub ssania przez cielę. Podczas doju ręcznego mleko jest wyciskane na zewnątrz, a podczas ssania jest przede wszystkim wyciskane lecz w pewnym stopniu również wysysane. Przy doju mechanicznym mleko jest wysysane na zewnątrz dzięki różnicy ciśnienia między wnętrzem wymienia a gumą strzykową.
W czasie doju ręcznego mleko jest wyciskane na zewnątrz.
Top
Jeżeli podczas doju strzyk jest stale poddany działaniu ssania, wówczas krew i limfa gromadzą się w nim w nadmiernych ilościach. Aby przeciwdziałać temu zjawisku dojarka mechaniczna jest tak skonstruowana, że ssanie jest przerywane rytmicznymi ruchami (otwieranie i zamykanie) gumy strzykowej. W ten sposób strzyk poddawany jest procesowi masażu, co zapobiega nadmiernemu przekrwieniu jego wierzchołka.
Podczas ssania przez cielę mleko jest głównie wyciskane na zewnątrz, lecz w pewnym stopniu również wysysane.
Wszystkie części dojarki mechanicznej muszą być traktowane jak jednakowo ważne elementy całości. I tak np. bezcelowe jest bardzo staranne projektowanie gumy strzykowej, gdy nie zwraca się należytej uwagi na częstotliwość pulsacji, poziom podciśnienia czy wymiary przewodów mlecznych. W celu lepszego zrozumienia poruszonego zagadnienia omówimy krótko znaczenie poszczególnych części dojarki i stawiane im wymagania.
Podczas doju mechanicznego mleko jest wysysane z wymienia.
Top
Aparat udojowy składa się z czterech kubków udojowych, kolektora, przewodu mlecznego długiego i przewodu pulsowego długiego. Każdy kubek udojowy składa się tulei metalowej, z gumy strzykowej i przewodu pulsowego krótkiego. W gumie strzykowej wyróżniamy kołnierz i część cylindryczną (trzon) zakończoną krótkim przewodem mlecznym. Guma strzykowa jest jedyną częścią dojarki, która styka się bezpośrednio ze strzykiem. W związku z tym budowa gumy strzykowej ma duże znaczenie w optymalizacji procesu doju i pielęgnacji strzyka. Wykazano doświadczalnie, że budowa gumy strzykowej oddziałuje w znacznie większym stopniu na przebieg doju niż pozostałe elementy dojarki. Konstrukcja i jakość gumy strzykowej może oddziaływać na wielkość podoju, czas doju, stan zdrowotny wymienia i strzyków. Gumy strzykowe muszą być tak zbudowane, by gwarantowały hermetyczne zamknięcie obu końców tulei i dobre przyleganie kołnierza i trzonu gumy do strzyka uniemożliwiając ich ześlizgiwanie się i odpadanie całego aparatu udojowego. Guma strzykowa musi umożliwiać szybki i dokładny dój, lecz nie dopuszczać do przekrwienia lub uszkodzenia strzyka.
Na rynku dostępna jest ogromna liczba i różnorodność gum strzykowych, z których wszystkie starają się sprostać podanym wyżej wymaganiom. I tak np. średnica między wewnętrznymi krawędziami kołnierza waha się od 18 do 27 mm, a średnica wewnętrzna trzonu gumy strzykowej od 20 do 28 mm. Przyczyny różnic w budowie gum strzykowych tkwią głównie w rozmaitej wielkości i kształtach strzyków u krów różnych ras. Zdarza się jednak, że różnice wielkości strzyków w obrębie stada krów są większe od średnich różnic między stadami czy rasami. W przypadku zbyt krótkich gum strzykowych brakuje miejsca na zaciśnięcie się trzonu gumy pod strzykiem, co prowadzi do niedostatecznego wydajania. Zbyt duża guma strzykowa może powodować ześlizgiwanie się kubka udojowego ze strzyka.
Budowa aparatu udojowego.
Top
Poza różnicami w boduowie gum strzykowych, także materiał, z którego są one wykonane może byc różny. Gumy strzykowe mogą być wykonane z naturalnej, syntetycznej gumy lub też z silikonu. Guma naturalna zuzywa się szybciej pod wpływem kontaktu z tłuszczem. Dlatego też częściej stosuje się mieszanki gumy naturalnej i syntetycznej.
Gumy strzykowe poddawane są stałemu działaniu wysokiego ciśnienia. Pulsacja następuje co sekundę, ponad 400 000 razy w ciągu miesiąca a podczas rozciągania zwiększa swą objętość ponad 20%. Dlatego też regularna wymiana jest tak istotna by zagwarantować optymalną elastyczność materiału.
Przekrój podłużny przez gumę strzykową.
Top
W momencie zakładania kubka udojowego, pod wpływem podciśnienia, następuje wydłużenie się strzyka do około 140-150% jego normalnej długości. W ciągu kilku pierwszych sekund doju strzyk zasysa się jeszcze głębiej do środka gumy strzykowej i pozostaje w tej pozycji aż do wydojenia danej ćwiartki wymienia. Zdarza się, że pod koniec doju guma strzykowa wspina się w górę strzyka utrudniając przepływ mleka z zatoki wymienia do zatoki strzyka. Przy długotrwałym występowaniu tego zjawiska dochodzi do obniżenia wydajności mleka. Głębokość zasysania się strzyka do wnętrza kubka udojowego zależy od kilku czynników, w tym od samego strzyka, podciśnienia, gumy strzykowej, aparatu udojowego i współdziałania gumy strzykowej ze strzykiem. Optymalną głębokość zassania się strzyka osiąga się wówczas, gdy wymienione czynniki dobrze ze sobą współdziałają. Ruchy gumy strzykowej zachodzące w cyklu pulsacji powodują wydajanie mleka i masaż wymienia. Cykl pulsacji można podzielić na cztery różne fazy: fazę a, b, c oraz d.
Cykl pulsacji: a = faza otwarcia, b = faza doju, c = faza zamknięcia, d = faza masażu.
Top
Podczas fazy "a" zwanej fazą otwarcia guma strzykowa otwiera się i mleko wypływa ze strzyka. W fazie "b"- tzw. fazie doju - mleko w dalszym ciągu wypływa ze strzyka. W fazie "c" guma strzykowa zaczyna się zaciskać uniemożliwiając wypływanie mleka ze strzyka. Podczas ostatniej fazy "d", zwanej fazą masażu lub odpoczynku, guma strzykowa pozostaje zamknięta.
Aby uzyskać najlepsze wyniki doju i utrzymać wymię w dobrym stanie zdrowotnym faza odpoczynku powinna stanowić przynajmniej 15% cyklu pulsacji. Ruchy gumy strzykowej zależą od tempa wypływu mleka. Intensywny wypływ mleka ze strzyka skraca fazę masażu, co w dłuższym okresie czasu może oddziaływać ujemnie na zdrowotność wymienia. Aby temu zapobiec, udało się ostatnio skonstruować gumę strzykową Harmony®, która uniezależnia fazę masażu od tempa wypływu mleka. Ruchy gumy strzy-kowej są również bardzo istotne na początku i końcu doju, gdy kończy się wypływ mleka ze strzyka.
Siła wywierana przez zaciskającą się gumę strzykową powoduje zamknięcie kanału strzykowego. W celu przezwyciężenia ciśnienia rozkurczowego naczyń krwionośnych zaleca się ciśnienie działające na strzyk wynoszące do 10 kPa, jeżeli różnica ciśnień wynosi około 50 kPa. Obok ciśnienia i podciśnienia prawidłowość masażu strzyków zależy od rodzaju gum strzykowych. Przy niższym podciśnieniu zaleca się używanie gum miękkich, przy wyższym podciśnieniu w instalacji - gum twardszych.
Należy raz jeszcze podkreślić, że dla utrzymania strzyków w dobrym stanie zdrowotnym i stworzenia optymalnych warunków doju parametry gum strzykowych powinny być dostosowane do potrzeb krów w stadzie i danych technicznych instalacji udojowej. Gumy strzykowe powinny być umiarkowanie napięte i posiadać względnie miękki kołnierz. Sprawność gum strzykowych zapewnia regularna ich wymiana po 2500 dojach lub 6-miesięcznym użytkowaniu. Niektóre gumy należy wymieniać częściej tzn. po 1000 lub 1200 dojach.
Ruchy ścianki gumy strzykowej związane z przepływem mleka.
Top
Tuleje kubków udojowych wykonuje się najczęściej ze stali nierdzewnej lecz w ostatnich latach również z plastiku. Wymagania stawiane tulejom sprowadzają się do właściwego ich kształtu i wytrzymałości. Kształt musi być zgodny z kształtem gum strzykowych i zapewniać dojarzowi łatwość obsługi. Stopień wytrzymałości powinien zabezpieczać przed uszkodzeniem nawet przy nadepnięciu kubka przez krowę. Dążąc do optymalizacji masy całego aparatu udojowego konieczne jest ograniczenie masy tulei kubków udojowych.
Kolektor łączy przewód pulsowy krótki i przewód mleczny krótki odchodzące od każdego kubka udojowego odpowiednio z przewodem pulsowym długim i przewodem mlecznym długim. Na rynku dojarek mechanicznych spotyka się różne rodzaje kolektorów różniące się rodzajem materiału z jakiego są wykonane, pojemnością komory mlecznej (50-500 ml), otworem wlotu powietrza i budową wewnętrzną.
|
Wymagania stawiane kolektorowi są wielorakie. I tak np. w związku ze wzrostem szybkości oddawanie mleka przez wysokowydajne krowy, kolektor musi przemieszczać większe ilości mleka. Kolektor musi też zapobiegać krzyżowym zakażeniom ćwiartek wymienia tej samej krowy. Można to osiągnąć przez oddzielne komory w kolektorze dla każdej ćwiartki wymienia lub przez zastosowanie zaworów zwrotnych. Doprowadzenie powietrza do komory mlecznej pomaga usunąć mleko z aparatu udojowego w sytuacji bardzo dużej ilości szybko zdajanego mleka, co występuje przy doju wysokowydajnych krów. |
Kolektor MC7
|
Dobrym przykładem kolektora spełniającego wiele warunków i oczekiwań jest kolektor Harmony. Występują w nim minimalne wahania podciśnienia nawet przy szybkim oddawaniu mleka. Efekt ten osiągnięto dzięki usuwaniu mleka z podstawy kolektora przez górną jego część za pośrednictwem przewodu centralnego. Konstrukcja ta sprawia, że w kolektorze zawsze pozostaje pewna wolna przestrzeń nie wypełniona mlekiem, która stanowi dodatkową pojemność buforową dla podciśnienia. W związku z tym mleko jest usuwane z kolektora w sposób ciągły i dzięki łagodnemu przepływowi nie zwiększa się zawartość w mleku wolnych kwasów tłuszczowych (FFA).
Top
Aparat udojowy składa się z czterech tulei metalowych z gumami strzykowymi, połączonych z kolektorem. Specjalne wymagania dotyczące całości aparatu udojowego wiążą się z jego masą. Prawidłowa masa aparatu ogranicza wielkość podoju i zabezpiecza przed ześlizgiwaniem się lub odpadaniem całego urządzenia. Powiększenie masy aparatu udojowego zazwyczaj zmniejsza wielkość podoju, lecz zwiększa ryzyko ześlizgiwania się lub odpadania. Niektórzy producenci dojarek zwiększają masę apa¬ratu udojowego powiększając masę kolektora, inni zwiększając masę kubków udojowych. Najbardziej pożądana jest taka konstrukcja, w której większa część masy aparatu udojowego przypada na kubki udojowe. Pozwala to na równomierne rozłożenie masy aparatu między cztery ćwiartki wymienia. Wśród wszystkich części aparatu udojowego największy wpływ na rozkład jego masy mają przewód pulsowy długi i przewód mleczny długi. Złe wyprostowanie tych przewodów może zakłócić rozkład masy całego aparatu.
W aparacie udojowym Harmony masa kolektora i kubków udojowych jest niska, a uwaga konstruktorów skupiła się na ergonomiczności urządzenia. Równocześnie wiele pracy włożono w znalezienie najlepszych parametrów pracy gum strzykowych przy niskiej masie aparatu udojowego. Dążenie do wypracowania najlepszych parametrów doju doprowadziło do powiększenia wylotu przewodu mlecznego krótkiego oraz jego pojemności.
Rozpatrzmy jak podciśnienie, współczynnik i częstotliwość pulsacji oddziałują na efektywność doju. Doświadczalnie udowodniono, że podciśnienie niższe od 50 kPa nie wpływa korzystnie na efektywność doju. Jak pokazano na niżej zamieszczonym rysunku, maksymalny udój na minutę oraz wielkość podoju wzrastają wraz ze wzrostem poziomu podciśnienia. Ponieważ jednak wzrost podciśnienia powoduje również zrogowacenie otworu kanału strzykowego, przekrwienie i obrzęk wymienia, należy poszukiwać optymalnego poziomu podciśnienia dla każdego systemu doju. Na przykład w instalacjach z dolnym odbiorem mleka poziomu podciśnienia wynoszącego około 42 kPa jest porównywalny z 50 kPa w instalacjach z górnym odbiorem. Utrzymywanie stabilności podciśnienia ma kluczowe znaczenie w zapobieganiu mastitis. Cykliczne wahania podciśnienia należy ograniczać np. przez dopływ powietrza do kolektora, przeciwdziałanie ześlizgiwaniu się gum strzykowych i oczywiście przez delikatne zdejmowanie kubków udojowych po zakończeniu doju. Przed zdjęciem kubków udojowych z wymienia należy zamknąć zawór podciśnienia.
Wpływ wielkości podciśnienia na maksymalny udój minutowy (linia ciągła) i wielkość podoju mechanicznego (linia przerywana). (Z Mein, w Machine milking and lactation, ed Bramley et al, 1992).
Top
|
Częstotilwość pulsacji (cykle / min) |
|
| Współczynnik pulsacji (%) |
40 |
80 |
120 |
160 |
| ______________________________________________ |
|
50 |
100 |
108 |
127 |
137 |
|
67 |
123 |
136 |
142 |
141 |
|
75 |
134 |
142 |
141 |
140 |
| ______________________________________________ |
Wpływ różnej częstotliwości i współczynnika pulsacji na wielkość maksymalnego udoju na minutę* (adaptacja z: Mein w: Machine milking and lactation, ed Bramley et al, 1992).
* Grupę kontrolną stanowiły krowy dojone przy podciśnieniu 51 kPa (15 Hg). Wyniki wyrażono w procentach maksymalnego udoju minutowego uzyskanego przy częstotliwości pulsacji 40 cykli na minutę i współczynniku pulsacji 50% (tzn. przy gumie strzykowej więcej niż w połowie otwartej podczas 50% każdego cyklu pulsacji.
Częstotliwość pulsacji i współczynnik pulsacji wywierają wpływ na takie cechy doju jak szybkość wypływu mleka z wymienia i czas dojenia (patrz tabela). Maksymalny udój minutowy zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości pulsacji aż do 160 cykli na minutę, lecz zależy również od współczynnika pulsacji. Ssące cielę stosuje 120 cykli na minutę. Jeżeli współczynnik pulsacji wzrasta do około 80%, wówczas obniża się wielkość maksymalnego udoju minutowego, prawdopodobnie w wyniku niedostatecznie długiego lub zbyt słabego oddziaływania siły ściskającej na strzyk. Zaleca się, by guma strzykowa była w pełni zamknięta przez przynajmniej 15% czasu cyklu pulsacji dzięki czemu zapobiega się nadmiernemu przekrwieniu wywołanemu podciśnieniem. Na podstawie licznych badań stwierdzono, że optymalny współczynnik pulsacji wynosi 60:40 lub 70:30 przy 60 cyklach na minutę.
Top
Wymagania ergonomiczne stawiane urządzeniom do doju i halom udojowym są bardzo wysokie i wynikają z ogromnej uciążliwości i pracochłonności utrzymywania krów mlecznych. Wśród rolników zajmujących się produkcją mleka stwierdzono występowanie problemów zdrowotnych związanych z narządami ruchu. Producenci mleka często skarżą się na kłopoty zdrowotne z łokciami, rękami, stawami rąk, krzyżem, biodrami i kolanami.
Ogromnym postępem w oszczędności nakładów pracy było zastąpienie doju bańkowego dojem do rurociągu mlecznego. Znaczną poprawę przy¬niosło też w latach 70-tych wprowadzenie automatycznego zdejmowania aparatów udojowych. Od tego czasu wprowadzono wiele dalszych udoskonaleń aparatów udojowych. Wprowadzono aparat Harmony® - lekki i łatwy w obsłudze. Waga tego aparatu, w porównaniu z tradycyjnym aparatem udojowym, została zredukowana o ponad 40%. Powoduje to zmniejszenie obciążenia ramion dojarza w czasie zakładania na wymię. Zaletą stosowania aparatu udojowego Harmony jest również skrócenie czasu doju. Następnym ułatwieniem dla obór stanowiskowych było opracowanie systemu EasyLine. EasyLine to specjalna linia transportowa biegnąca między zlewnią przyoborową a pomieszczeniem obory.
W badaniach wykonanych przez rolniczą służbę zdrowia w Szwecji stwierdzono, że zastosowanie EasyLine zmniejszyło kłopoty zdrowotne rolników.
Dojenie z zastosowaniem EasyLine ogranicza u rolników kłopoty zdrowotne z narządami ruchu.
W halach udojowych automatyczne urządzenia do zdejmowania kubków udojowych są obecnie równie popularne jak "service arm" czyli obrotowe „ramiona” do podtrzymywania aparatów udojowych. Halę udojową można też wyposażyć w ruchomą podłogę, która dostosowuje swe położenie do wysokości dojarza.
Top
|
