1 НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Некоторые понятия и определения физиологии лактации в машинном доении
В молочном скотоводстве средством производства молока является сложный биологический объект – корова . Процесс производства молока называется лактацией.
Лактация – (от лат. lacto – кормлю молоком) – ключевое слово биотехнологии устойчивого производства молока; включает молокообразование, молокоотдачу и молоковыведение (доение). Если молоко из железы не выводится, то молокообразование у самки прекращается .
Молокообразование. Вымя коровы состоит из четырех независимых, изолированных друг от друга молочных желез (долей). Каждая молочная железа состоит из альвеол – мельчайших пузырьков, на внутренней стороне поверхности которых расположены молокообразующие клетки. Альвеолы окружены звездчатыми клетками и соединяются с молочными протоками. Протоки, сливаясь, образуют молочные каналы и ходы, открывающиеся в цистерну, которая заканчивается полостью соска. Молоко из цистерн может быть выведено только через свой сосок. На конце соска имеется кольцевой мускул (сфинктер), закрывающий сосковый канал (рисунок 1.1).
Образование молока идет непрерывно. По мере накопления молоко из альвеол вытекает в каналы и протоки. Однако сужения, имеющиеся в местах разветвления этих протоков, затрудняют переход молока в крупные протоки и цистерну. Когда вымя заполнится молоком, давление в нем повышается, и образование молока тормозится.
Основная часть молока с более высокой жирностью находится в альвеолярном отделе. Для того, чтобы получить это молоко, необходимо вызвать рефлекс молокоотдачи. Последний наступает в результате раздражения чувствительных нервных окончаний – рецепторов, расположенных в сосках и вымени.
Молокоотдача. Раздражение рецепторов происходит главным образом при выполнении подготовительных ручных операций: при сдаивания первых струек молока, обмывании, вытирании и массаже вымени. От рецепторов по чувствительным нервным путям импульсы направляются в головной мозг коровы, где достигают железы внутренней секреции – гипофиза . Под влиянием нервных импульсов из гипофиза выделяется гормон молокоотдачи – окситоцин , который через 40 – 50 с после начала преддоильной подготовки с током крови достигает вымени и вызывает сокращение миоэпителиальных клеток, окружающих альвеолы.
Сокращаясь, клетки сжимают альвеолы и изгоняют молоко в цистерны вымени и соска, вызывая припуск молока, откуда оно может быть извлечено одним из способов молоковыведения (доения). Окситоцин действует кратковременно (3–5 мин). Затем он разрушается и молокоотдача прекращается. Извлечь из альвеол оставшееся молоко после этого обычным доением невозможно. Поэтому доильные стаканы следует надевать на соски вымени сразу
же после окончания подготовительного массажа и припуска молока. В противном случае корова полностью не выдоится, и потери молока смогут достигнуть 40–45%.
1 2 3 4 5
14
13
15
12 1 5 1
11 6
16
7
10 9 8
-
1 – глубокие вены; 2 – глубокие артерии; 3 – соединительный остов (строма); 4 – железистая ткань (паренхима); 5 – поверхностные подкожные вены
-
и артерии; 6 – молочная цистерна; 7 – сосковая цистерна; 8 – отверстие
-
соскового канала; 9 – сосковый канал; 10 – сфинктер соска; 11 – молочные ходы; 12 – гроздь альвеол; 13 – нервы; 14 – миоэпителий; 15 – секреторные клетки; 16 – выходной проток группы альвеол
Рисунок 1.1 – Схема строения вымени и секретирующего отдела
При воздействии на корову необычных стрессов (грубое обращение, болевые ощущения, перемена доярки, доильного аппарата, изменение графика доения, температуры воды для подмывания вымени и т.д.) наступает торможение рефлекса молокоотдачи. Регулярная неполнота выдаивания приводит к снижению молочной продуктивности, а нередко и к заболеванию маститом, и корова преждевременно уходит в запуск.
Если подготовку вымени и доение осуществляют качественно при сохранении стереотипа доения, то у коровы вырабатываются положительные условные рефлексы, обеспечивающие быстрое и полное выдаивание.
Молоковыведение. Известны три способа выведения молока из вымени коровы: сосание теленка, ручное и машинное доение.
Идеальной системой молоковыведения является естественная биологическая система «корова – теленок». Основной ее «недостаток» – быстрое насыщение теленка, что не способствует росту продуктивности коровы.
Рост продуктивности животных обеспечило ручное доение, но в массе своей полнота выдаивания ограничивается усталостью рук доярки в наиболее тяжелой заключительной фазе молоковыведения.
Машинное доение предполагает использование технических средств – доильных аппаратов различных типов. Например «ненасытный» и «не знающий усталости» двухтактный доильный аппарат отсасывающего типа обеспечивает полноту выдаивания, но в заключительной фазе доения из-за передержек, которых почти невозможно избежать, возникает «сухое доение», вызывающее у коров болевые ощущения, кроводои, массовые маститные заболевания, снижение продуктивности, качества молока и преждевременный запуск коров.
В машинном доении только автоматизированные доильные аппараты с обратными связями лишены указанных выше недостатков и способны повысить производительность труда доярок в 1,5–2 раза, обеспечить точность выполнения технологического процесса, максимальный рост продуктивности коров и высокое качество производства молока. Это подтверждают тридцатилетний опыт использования первых в мире отечественных автоматизированных вакуумными пневматическими средствами доильных установок УДА-8 типа «Тандем» и УДА-16 типа «Ёлочка», а также опыт западных стран высокой культуры производства молока. Благодаря эмбриогенетике, широкому использованию средств автоматизации и даже роботизации доения, страны Запада в последние годы удвоили продуктивность коров, доведя ее до 8–10 тыс. кг в год (в России – 4–5 тыс. кг). В настоящее время в мире на фермах и на комплексах с беспривязным содержанием коров уже работает около 10 тысяч доильных роботов.
1.2. Исходные положения к совершенствованию процесса машинного доения коров
Было время, когда затраты труда на получение молока не имели существенного значения. В XX веке в связи с бурным развитием техники издержки на оплату рабочей силы во всех сферах производства стали быстро расти, повышение производительности труда оказалось показателем первостепенной важности, и ручное доение коров стали заменять машинным.
Машинное доение коров – это уникальный биотехнический процесс, в котором неодушевленный предмет – доильный аппарат, взаимодействуя со сложнейшим живым органом – выменем, обеспечивает вывод секретируемого в нем молока.
Основу любой современной механизированной, автоматизированной и даже роботизированной доильной системы составляет доильный аппарат, уникальность которого заключается в его непосредственном взаимодействии
