Доение 4×0 Dairymaster: одновременное выдаивание всех сосков
Ирландия — молочная держава: на 4,7 млн жителей приходится 6,6 млн коров, а пастбища почти девять месяцев в году делают молоко одним из главных экспортных продуктов. В этих условиях Dairymaster создала доильное оборудование, которое доит быстрее и при этом бережнее к вымени. Ключевая технология — одновременное доение всех четырёх сосков (4×0). Ниже разобрано, как устроен цикл пульсации, что происходит с соском в каждой фазе и почему параметры подобраны именно так.
Что такое доение 4×0
В схеме 4×0 сосковая резина всех четырёх стаканов открывается одновременно и закрывается тоже одновременно — все четыре доли вымени доятся в одной фазе. В попарной схеме 2×2 стаканы работают парами: пока одна пара доит, вторая находится в фазе отдыха. Это разные способы организовать один и тот же цикл пульсации, и у каждого своя картина вакуума под соском.
Четыре фазы цикла пульсации
Частота пульсации — 60 циклов в минуту, то есть один полный цикл занимает секунду. Соотношение тактов 68:32: фазы A и B занимают 68 процентов секунды, фазы C и D — оставшиеся 32. Длительность каждой фазы измеряется в миллисекундах.
A — сосковая резина раскрывается. B — резина открыта, идёт молоко. C — резина смыкается. D — сосок отдыхает при сомкнутой резине.
Зачем нужна фаза отдыха
Назначение фазы отдыха — снять вакуум с соска и восстановить в нём кровообращение. При постоянном вакууме без отдыха развиваются отёк, покраснение и болезненность сосков. В фазе отдыха уровень вакуума под соском составляет порядка 10–15 кПа, причём чем выше молокоотдача коровы, тем ниже это значение.
Даже когда вакуум в межстенной камере падает до нуля, под соском сохраняется остаточный вакуум: он нужен, чтобы сомкнуть сосковую резину и удержать аппарат на вымени. Поднимать вакуум в фазе доения выше рабочего уровня нельзя: на ткани соска действует не только уровень вакуума, но и время его воздействия.
Когда смыкается сосковая резина
Резина начинает движение при разнице давлений 7 кПа и полностью смыкается при 10 кПа. Реальная разница в момент смыкания составляет 15–20 кПа при необходимых десяти — этот избыток в 5–10 кПа и есть компрессионная нагрузка на сосок.
На поведение резины влияют три вещи: материал, форма и толщина стенки. При одинаковой разнице давлений широкопросветная коническая резина смыкается полностью, а узкопросветная — медленнее и не до конца. Для низкого вакуума в фазе отдыха это принципиально. Поэтому сосковая резина рассчитывается под конкретный доильный стакан, коллектор и режим пульсации: резина от другой системы меняет расчётные параметры доения.
Сколько воздуха впускает коллектор
Стандарт ISO допускает впуск 6–12 литров воздуха в минуту через вентиляционное отверстие коллектора. В коллекторе Dairymaster впускается 9 литров в минуту, и это не круглое число «для красоты», а результат расчёта: 9 000 см³ в минуту при 60 циклах дают 150 см³ за цикл — ровно объём коллектора. То есть за каждый цикл коллектор заполняется и полностью опорожняется. Диаметр выходного отверстия коллектора — 16 мм.
Отсюда следует неочевидная вещь: увеличивать объём коллектора при схеме 4×0 бессмысленно. Впуска воздуха перестаёт хватать, остаток молока задерживается в коллекторе и перекрывает выходное отверстие, а это снижает вакуум в фазе доения.
Скольжение стаканов — путь инфекции в вымя
Скольжение происходит чаще всего в фазе A, в момент раскрытия резины, а не в фазе доения, как считалось раньше. При скольжении воздух устремляется в коллектор со скоростью 12 метров в секунду — это прямой путь, которым доильная машина может занести микроорганизмы в вымя. Часть скольжений при этом происходит беззвучно, и оператор их не замечает.
Важная поправка к распространённому мнению: сами по себе перепады вакуума для вымени не вредны. Вредны перепады, сопровождающиеся скольжением стаканов — именно они повышают частоту маститов.
Как это проверяли
Параметры доения снимались на симуляторе с четырьмя искусственными сосками с регулируемым потоком: более двух тысяч комбинаций доильного аппарата и пульсации, замеры пять тысяч раз в секунду. Средний вакуум в фазе доения при схеме 4×0 составил 42 кПа.
Испытания ведутся при потоке 8 кг молока в минуту, тогда как средний поток по стаду — менее 3 кг/мин, а пиковый — 5–6 кг/мин. То есть проверка идёт на режиме жёстче реального.
Что происходит с кончиком соска
Срезающее усилие возникает в момент смыкания резины вокруг соска: отверстие сфинктера сужается, и молоко при прежнем вакууме проходит через него с высокой скоростью. Срезающее усилие и компрессионная нагрузка — два фактора, вносящих вклад в развитие гиперкератоза кончиков сосков. Состояние кончиков сосков в Европе оценивают по шкале от 1 до 5, где 1 — отличное состояние, 5 — выраженный гиперкератоз.
Отсюда прямое следствие: чем быстрее выдаивается корова, тем меньше циклов пульсации приходится на её сосок за доение — то есть меньше смыканий резины и меньше механической нагрузки.
Почему молочную линию поднимают наверх
Большинство систем выполняется со средней молочной линией: подъём молока создаёт «пробку», которая помогает опустить вакуум в фазе отдыха. При нижней линии фаза доения эффективна, но вакуум в фазе отдыха выше. По той же причине длинный молочный шланг от коллектора монтируется с небольшим загибом — в нём образуется порция молока, за счёт которой достигается низкий вакуум в фазе отдыха.
Масса доильного аппарата
В линейке два аппарата, отличающихся массой — 3 кг и 2 кг. Выбор зависит от того, применяется ли преддоильная подготовка вымени. Под действием вакуума аппарат наползает на основание соска и пережимает складку, из-за чего отток молока затрудняется; для лёгкого аппарата выпускается сосковая резина с бортиком, который не даёт аппарату подняться слишком высоко.
Что делает телёнок
Телёнок при сосании создаёт вакуум выше 40 кПа и затем полностью сбрасывает его до нуля. Опубликованное исследование делает из этого вывод, что эволюционных оснований для постоянного стабильного вакуума нет — организм коровы рассчитан именно на чередование нагрузки и отдыха.
Три причины, по которым применяется 4×0
Первая — скорость доения за счёт вакуума в фазе доения. Вторая — меньшее срезающее усилие на сфинктер соска. Третья — меньшая компрессионная нагрузка. Две последние обеспечиваются фазой отдыха.
По данным испытаний научного центра Teagasc Moorepark (Ирландия), при одновременном доении четырёх долей (4×0) фиксируют прирост надоя в среднем на 5 процентов за лактацию. Фактический результат зависит от рациона, кратности доения и состояния стада и предметом гарантии не является.
Технология 4×0 применяется во всех типах залов Dairymaster, включая карусель Свифт Фло Револвер.