Ступенчатое изменение величины вакуума в доильных стаканах имеет место в аппаратах Douvac и Triovac, разработанных шведской фирмой DeLaval. Аппараты Triovac работают на вакууме трех уровней: высокий (72 кПа) – для транспортирования молока; средний рабочий вакуум (45–46 кПа) и низкий «щадящий» вакуум с диапазоном 23–37 кПа, который устанавливается в зависимости от интенсивности молоковыведения. При доении коров, медленно отдающих молоко рекомендуется вакуум 37–46 кПа, коров быстро отдающих молоко – 23–45 кПа. В аппаратах Triovac в свободной полости коллектора установлен поплавок, который, находясь в крайнем нижнем положении, закрывает выпускное отверстие для выхода молока. При наполнении коллектора поплавок, поднимаясь, открывает выпускное отверстие, и молоко без воздуха транспортируется под вакуумом 72 кПа по молокопроводу [26]. Благодаря тому, что вакуумная и молочная транспортные системы разделены доильных аппаратов Triovac, обеспечивается стабильный двухрежимный вакуум под соском даже при доении коров с верхним расположением молокопроводов. Однако из-за громоздкости коллектора, сложности конструкции и условий эксплуатации в России эти аппараты широкого распространения не получили.
В России наиболее известен доильный аппарат DeLaval Duovac-300 [29] – двухтактный аппарат попарного доения, который обеспечивает более безопасный процесс молоковыведения путем ступенчатого изменения глубины вакуума под соском: щадящий режим (33 кПа) – при интенсивности молоковыведения до 3,5 г/с (в начале и в конце доения) и нормальный рабочий режим (45–50 кПа) при более высокой интенсивности молочного потока. В конце доения, когда доильные стаканы засасывают и пережимают основания потерявших упругость сосков, молочные протоки, соединяющие цистерны сосков и вымени, перекрываются. Интенсивность молоковыведения снижается и, когда она становится меньшеее 3,5 г/с, глубина вакуума под соском снижается до 33 кПа. Благодаря снижению вакуума под соском равновесие подвесной части аппарата нарушается, и доильные стаканы под действием силы тяжести на сосках могут опуститься и освободить перекрытые молочные протоки. При наличии молока в вымени интенсивность молоковыведения может возрасти (выше 3,5 г/с), тогда аппарат вновь входит в нормальный рабочий режим, и величина вакуума под соском поднимется до 50 кПа. Однако не исключены ситуации, когда молочные протоки вновь будут перекрываться, и описанный выше процесс заключительного этапа молоковыведения может многократно повторяться до тех пор, пока окситоцин прекратит свое действие, при этом после снятия доильных стаканов в альвеолярной ткани вымени останется молоко.
У тугодойных и у коров с большими сосками (длина больше 90 мм, диаметр больше 32 мм) описанный процесс заключительного этапа молоковыведения аппаратом Duovac не происходит, так как доильные стаканы с таких сосков обычно не сползают, и сфинктеры сосков вакуумом 33 кПа не открываются. Такие коровы остаются невыдоенными.
Обобщение опыта работы доильных аппаратов Duovac-300 на молочных фермах и комплексах хозяйств ЮФО показало, что основным их недостатком является пассивность заключительной фазы процесса доения, из-за чего качество выдаивания в значительной степени зависит от размеров и формы сосков и вымени и тугодойности коровы. Аппараты удовлетворительно работают на отселекционированном по тугодойности и морфологическим признакам вымени, преимущественно импортном поголовье коров.
Наиболее распространенным в нашей стране является специально созданный В.Ф. Королевым для неотселекционированного отечественного поголовья трехтактный доильный аппарат ДА-3М «Волга», который выпускается серийно уже более полувека [14].
В отличие от двухтактного трехтактный доильный аппарат имеет так называемый такт «отдыха», во время которого в подсосковые камеры доильных стаканов из коллектора впускается воздух и устанавливается почти атмосферное давление, выталкивающее из стаканов соски, втянутые в них вакуумом в такте сосания, поэтому перекрытие межцистернальных молочных протоков, соединяющих соски с цистерной вымени, по сравнению с доением двухтактным доильным аппаратом, здесь менее вероятно. Трехтактный доильный аппарат лучше обеспечивает сохранение здоровья вымени.
Из-за наличия такта «отдыха», снижающего продолжительность сосания, в цикле доения основным недостатком трехтактного доильного аппарата является низкая интенсивность молоковыведения, которая обеспечивала выдаивание отечественного поголовья послевоенного периода с продуктивностью до 2 – 3 тыс. кг молока в год.
В настоящее время продуктивность коров выросла до 5 – 8 тыс. кг, поэтому пропускную способность доильных аппаратов необходимо, соответственно, увеличить в два-три раза. Такую пропускную способность могут обеспечить только двухтактные доильные аппараты.
Попытки переделки трехтактных доильных аппаратов в двухтактные без дополнительных исследований увеличили количество больных коров в 3 раза, поскольку легкие трехтактные доильные стаканы в двухтактном режиме быстрее засасывают основания сосков, перекрывая молочные протоки, соединяющие цистерны вымени с цистернами сосков, и вызывают кроводои, а в последующем – массовые маститные заболевания.
Первыми в машинном доении были созданы и использовались двухтактные доильные аппараты. В 2013 году их практическому использованию исполняется 110 лет [25]. За этот более чем вековой период в мире созданы сотни разных типов двухтактных доильных аппаратов, включающих доение на разных уровнях вакуума. Известны двухтактные доильные аппараты с одновременным, последовательным и попарным доением долей вымени. Однако последовательность выдаивания долей вымени не влияет на безопасность процесса.
Это говорит о том, что конструкция основного рабочего органа – доильного аппарата – в XX веке достигла своего совершенства и в дальнейшем основной эффект может быть получен за счет синтеза рационально управ-
ляемых по интенсивности и фазе молоковыведения структур на основе изучения динамических процессов взаимодействия разных типов доильных аппаратов с выменем коровы.
Основным недостатком двухтактных доильных аппаратов является высокая опасность передержки аппарата на вымени в конце процесса молоковыведения при так называемом «сухом доении», вызывающем кроводои и травмирование внутренних тканей вымени вакуумом, что создает условия для массовых маститных заболеваний коров. Согласно исследованию [30] при доении коров двухтактными доильными аппаратами при высокой их производительности заболеваемость коров маститами в 2 раза больше, чем при доении трехтактными.
Маститные заболевания наносят значительный экономический ущерб – уменьшается производство молока, снижается его качество. При этом большую проблему представляет субклинический (скрытый) мастит – это наиболее часто встречающаяся форма воспаления вымени, которая, как правило, не распознается оператором машинного доения путем визуального контроля вымени или молока. Молоко заболевших коров имеет высокое содержание соматических клеток и не пригодно для сыроделия и детского питания, а смешивание молока, полученного от здоровых и больных коров, в одной емкости приводит к снижению его сортности [31].
По данным исследований ученых Саратовского ГАУ [32], полученных путем обследования в 2009 году хозяйств Саратовской области, заболевание маститом зафиксировано у 69% коров, из них клиническая форма мастита была обнаружена у 5% , а субклиническая форма – у 64% коров, что подтверждают и наши результаты лактографирования 120 тыс. коров. Очевидно, такова картина и в среднем по России.
По данным 70–80-х годов прошлого века в США примерно у 50% коров были поражены маститом 2 четверти вымени, а у 25% – все четверти [33]. Однако к 2005 году заболеваемость снизилась, примерно у 33% коров было поражено две четверти вымени. При этом средний показатель заболеваемости составил 12% всех четвертей вымени [33]. Очевидно, это связано с активной диагностикой и лечением маститов, а также с применением автоматизированных доильных аппаратов и манипуляторов для отключения и снятия доильных стаканов.
Экономический ущерб от заболевания коров маститом вызван расходами на лечение коров, снижением удоев и сортности молока на ферме [34], при этом 60% ущерба приходится на снижение удоев [35]. Исследования, проведенные в США, показали, что каждая четверть вымени, пораженная маститом, дает приблизительно на 727 кг молока в год меньше, чем здоровая [35].
Снизить опасность массовых маститных заболеваний из-за передержки доильных стаканов на вымени пытаются разными путями. Одним из них может быть создание гравитационных двухуровневых доильных систем, когда молокосборник (коллектор) располагается значительно ниже доильного аппарата и величина вакуума под соском зависит от интенсивности молоковы-
