从生物学角度对挤奶机器的要求

　　真空和脉动

　　挤奶机的真空度、脉动比率和脉动频率是怎样影响挤奶效率的呢?相关实验表明大于50 千帕的真空度对挤奶效率的影响很少或没有正面作用。如图36所示，峰值流速和剩奶量都随着真空度的提高而提高。由于出现乳头外部小孔的角膜细胞增多，导致充血肿胀和水肿几率的增加，因此，找到符合每个挤奶系统的真空度就显得非常重要。例如，低位奶管42千帕的真空度就相当于高位奶管50千帕的真空度。当提及乳房炎时，如何维持真空度的稳定性是一个让人十分感兴趣的问题。因此，应该尽量减少周期性的真空波动，例如让空气进入集乳器，改善奶杯内套设计以减少奶杯的脱落，当然在挤奶结束时柔和地取下杯组也是一种方法。当把奶杯从乳房上移走前，使用真空截止阀切断真空就可以减少真空波动。

　　图36 真空度对峰值流速(实线)和机器挤奶的剩奶量(虚线)的影响(节选自 Mein《机器挤奶和泌乳》由Bramley 等人编辑，1992)

　　表4 脉动频率和脉动比率对牛奶峰值流速*的影响(节选自 Mein《机器挤奶和泌乳》由Bramley等人编辑，1992)

　　注：*在真空度为51千帕(汞柱=15时)时对一群正被挤奶的奶牛的奶流速所做的对比实验。结果以脉动频率为40次/分钟，脉动比率为50%时(即当用奶杯内套的塞子测试时，奶杯内套在50%的脉动周期内至少处于半打开状态)所获得的峰值流速(用百分比表示)。

　　脉动频率和脉动比率也会影响挤奶性能的(如牛奶流速和挤奶时间)(见表4)。依脉动比率而定，当脉动频率增加到160次/分钟时，峰值流速也增加了。作为比较，有报道称，幼崽在吮吸乳头的时候，脉动频率为120次/分钟。如果脉动比率提高到大约80%，可以观察到峰值流速的下降，这可能是因为对乳头压缩力不够或者持续的时间不够所造成的。专家建议奶杯内套完全闭合的时间至少占脉动频率周期15%的时间，以防止挤奶机中的真空引起的充血肿胀。根据实验得出的结论，在脉动频率为60次/分钟时的最佳脉动频率比率为60:40或70:30。

　　人体工程学

　　从人体工程学的角度，人们对挤奶设备和挤奶厅的设计要求是比较高的，因为畜牧业是农业领域中最辛苦的工作之一。牧场工作人员运动关节出现问题的比率比其他人高得多。挤奶工的肘、后腰、臀部、手及关节等处的小毛病是常见的事。

　　从管道式挤奶设备代替桶式挤奶设备开始，设备的改进大大节省了牧场劳动力。从二十世纪70年代开始，自动脱杯被引入牧场。从那时开始，持续的发展给人们带来了很多新产品。和谐挤奶杯组的理念是制作轻便而又易于操作的挤奶杯组。跟传统的挤奶设备相比，和谐挤奶杯组的重量减少了40%。挤奶工的劳动量减轻了，挤奶的程序也被大大简化。利拉伐移动导轨是对栓系式牛舍的进一步贡献。它是连接机械室和整个牛舍的移动轨道系统。

　　瑞典牧场工作人员健康协会的研究表明，利拉伐移动导轨的使用减少了很多健康方面的问题(见图37)。

　　图37 使用EasyLine挤奶设备减少了牧场工作人员的关节问题

　　在挤奶厅，使用自动脱杯装置或“机械臂”是很常见的。现在挤奶厅甚至可以安装一种名叫舒适的可移动地板来适应不同身高的挤奶工人。

　　利拉伐理念

　　牛奶流速控制挤奶过程

　　开发挤奶机时很重要的一点是必须知道奶牛泌乳的生物学过程。我们之前已经讲过，一台好的挤奶机必须做到挤奶时要尽可能挤干乳房，进行适当的乳头刺激但又不致于对乳头造成损伤。符合这些要求的一种做法就是根据奶牛本身的牛奶流量来控制挤奶过程。

　　挤奶开始的几秒钟内和挤奶快要结束的时候，牛奶的流速比较低，通常每分钟几百克牛奶的流量。而峰值牛奶流量常见的可以达到每分钟3到6千克。系统的真空度在整个挤奶过程中是保持稳定不变的。然而理想的挤奶机应能在整个挤奶过程根据牛奶的流速作出相应的调整，也要根据不同的乳头作出调整。利拉伐仿生挤奶单元的设计原理就是一个很好的例子，它保证在挤奶开始和结束时真空度比较低，而且脉动频率有所减缓。另外一个例子是利拉伐帝波罗MU450、MU480、MU486系列挤奶单元，该系统的真空度和脉动频率会随着牛奶流速的变化而自动地进行调整。用利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元，在挤奶开始和结束阶段其真空度较低，脉动频率一般为50次/分钟，奶流速比较低的阶段脉动比率也可以调整，使得按摩期变长(70%)。通过奶流量自动控制挤奶过程，相当于直接由奶牛自己来控制挤奶过程，通过牛奶流速控制挤奶的的好处是在低流速时机器对乳头的作用更加柔和，而且具有刺激按摩乳头的效果，因为脉动比率和脉动频率均随着奶流速的改变而产生类似于预刺激和后刺激按摩的效果，这些跟人们观察到的幼崽吮吸的动作类似。

　　利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元是特意为栓系式牛舍设计的。前面已经提到利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元的设计理念是基于牛奶流速来控制挤奶过程，其由三个不同阶段组成，预挤奶阶段，主挤奶阶段和后挤奶阶段(见图38)。

　　图38 利拉伐MU450 /MU480、MU486系列挤奶单元设计原理

　　在预挤奶阶段，真空度为33 千帕，脉动比率为30:70，脉动频率为50次/分钟。一旦牛奶流量超过预设的限度(可以在200、300或400克/分钟中选择)，真空度就被自动切换到更高程度，脉动比率和比率也随之改变。如果牛奶流量没有在特定时间内达到高流量限度的话，利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元就自动切换到主挤奶阶段。这个关键时间可以根据不同牛群的要求来做相应的调整。在挤奶快结束时，如果牛奶流量低于预设限度的时候就是后挤奶阶段开始的时候。根据不同的预先设定值，后挤奶阶段的持续时间为5-30秒不等。若在5秒之内又恢复到高牛奶流量，利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元就会再次切换回主挤奶阶段。这种挤奶方式的好处是切换过度更加自然。

　　用于利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元的脉动器是电子控制的，这种设计保证了快速挤奶准确而且安全的脉动频率，也有利于奶牛乳房的健康。

　　利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元的显示屏还为牧场工作人员提供了挤奶的相关数据的显示：如挤奶时间，牛奶流量和产奶量。这些数据可以作为控制饲喂日粮的依据，而且通过产奶量的变化来判断奶牛是否处于发情期或者是否生病。

　　利拉伐MU450、MU480、MU486系列挤奶单元还是一个基于人体工程学原理而开发的挤奶系统。它具有一个独特的挤奶杯组自动脱落装置。但它的自动脱杯装置是由一个真空控制的马达控制，而不是由真空(脱杯)气缸来控制。这个装置容易操作且方便携带。

　　ALPRO系统

　　基于利拉伐仿生和MU450、MU480、MU486系列挤奶的设计理念，ALPRO挤奶系统能够控制挤奶过程。牛奶流速和产奶量可以由利拉伐MM15、MM25、MM27计量器测量。这种电子计量器早在1990年就正式获得国际动物记录委员会(ICAR)的批准。利拉伐MM15、MM25、MM27计量器和自动身份识别系统是ALPRO系统的两个基本组成部分。

　　ALPRO系统最大的好处是它本身就是一个完整的牧场管理系统(见图39)。

　　图39 ALPRO系统：完整的牧场管理工具

　　牧场管理人员现在就能够收集到每头牛的挤奶数据，并根据这些数据来调整奶牛精料喂养量。而且，借助身份识别系统还可以控制奶牛的进食量。ALPRO系统是一个完整的牧场管理工具。

　　和谐挤奶单元

　　和谐挤奶杯组(单元)的开发一是为了找到一个可以大大减轻整个杯组总重量的奶杯内套，二是为了改善挤奶工的工作条件，提高挤奶效率和更好的乳头处理也是开发该杯组的要求。结果是该挤奶杯组的重量减轻了43%，而且乳头处理及其真空稳定性得到了很大改善，交叉感染的机率减小了。该挤奶单元的成功开发考虑了很多因素：如高效挤奶性能、人体工程学原理、乳头的健康等(见图40)。和谐挤奶单元也常用于利拉伐挤奶单元和ALPRO系统。

　　图40 和谐挤奶杯组的特点

　　(未完待续)