Wydruk strony Farmer.pl - portal nowoczesnego rolnika

Automatyzacja pozyskiwania mleka

Autor:

Dodano:

Światowa produkcja mleka uległa istotnym przeobrażeniom w ostatnim stuleciu, a wraz z nimi nastąpił burzliwy rozwój technologii wykorzystywanej w tej gałęzi produkcji.

Przeobrażeniom w produkcji mleka towarzyszyły również zmiany demograficzne.Poza dynamicznym wzrostem światowej populacji ludzi, na początku XX w., nastąpiła masowa migracja ludności z terenów wiejskich do miast.Spowodowało to konieczność zintensyfikowania produkcji rolniczej celem zapewnienia rosnącej liczbie konsumentów wystarczającej ilości żywności, w tym mleka i produktów mlecznych.

Równolegle ze wzrostem demograficznym postępował gwałtowny rozwój nauk wspierających rozwój sektora produkcji mleka. Koncentracja stad, wysokie koszty pracy najemnej oraz brak zainteresowanych takim zajęciem, jak również konieczność sprostania rosnącym potrzebom rynku mleka, zwróciły uwagę hodowców bydła mlecznego oraz producentów mleka na współczesne osiągnięcia naukowe, które potencjalnie mogłyby mieć zastosowanie w praktyce. Najbardziej burzliwy rozwój obserwuje się w takich dziedzinach jak: genetyka zwierząt, fizjologia i żywienie oraz informatyzacja i automatyzacja procesów produkcyjnych. Wspomniane osiągnięcia doprowadziły do 6-krotnego wzrostu przeciętnej wydajności krów mlecznych, wzrostu globalnej produkcji mleka przy wyraźnym spadku populacji bydła mlecznego w ostatnim stuleciu. Przeciętna wydajność krów ocenionych w Polsce w 1912 r. wynosiła nieco ponad 2100 kg mleka, podczas gdy obecnie kształtuje się na poziomie ponad 7000 kg. Wzrostowi wydajności towarzyszył spadek populacji masowej krów, który obecnie się ustabilizował i wynosi ok. 2,7 mln krów. Podobne trendy obserwowano w Europie i Stanach Zjednoczonych.

Działania producentów mleka w XX wieku zorientowane były przede wszystkim na maksymalizację produkcji.

Zmianom koncentracji stad oraz gruntów, przy rosnących kosztach pracy oraz zmniejszającej się liczbie potencjalnych osób zainteresowaniem podjęciem pracy w sektorze produkcji mleka towarzyszyła konieczność unowocześnienia procesu produkcyjnego na poziomie gospodarstwa.

Najszybciej rozwijały się technologie zautomatyzowanego doju krów, co spowodowane było dużą uciążliwością i pracochłonnością tej czynności. Często gospodarstwa borykają się z zatrudnieniem właściwego personelu do obsługi hal udojowych, od którego w dużej mierze zależy jakość pozyskiwanego surowca, a w rezultacie cena za surowiec.

Najwcześniej rozwinęły się nowoczesne technologie produkcji mleka w krajach Europy Zachodniej, gdzie koszty siły najemnej były najwyższe. Robot udojowy (AMS) oraz zautomatyzowana hala udojowa (AMR) reprezentują najbardziej zaawansowane technologie wykorzystywane współcześnie w pozyskiwaniu mleka. Pierwszy zautomatyzowany system doju został zainstalowany w Holandii w 1992 r. Szacuje się że w 2009 r. w tym kraju funkcjonowało już ponad 8 tys. tych urządzeń. Ponad 90 proc. wszystkich robotów udojowych zainstalowanych zostało w Europie, ok. 9 proc. w Kanadzie i jedynie 1 proc. w USA. Relatywnie niska liczba AMS w Stanach Zjednoczonych związana jest przede wszystkim z dużo wyższą niż w Europie skalą produkcji, niższymi kosztami zatrudnienia oraz brakiem kompetentnego serwisu tak nowoczesnych urządzeń.

Wprowadzenie w 2010 r. automatycznej hali udojowej (AMR) umożliwia lepszą adaptację automatycznego systemu doju do większych stad. System AMR, wyposażony w 24-stanowiskową platformę obrotową oraz 5 ramion robota jest w stanie obsłużyć 90 krów w ciągu 1 godziny, więc może być wykorzystywany w stadach liczących od 300 do 800 krów. W Polsce pierwszy robot udojowy został oddany do użytku w 2008 r. Obecnie w naszym kraju pracuje już kilkaset takich urządzeń, natomiast na świecie ponad 30 tys. tych urządzeń.

Przeprowadzono wiele badań dotyczących wpływu automatycznego doju na jakość mleka, zdrowie, dobrostan i zachowanie krów oraz efektywność zarządzania stadem. Istnieje również wiele opracowań mających na celu konfrontację AMS z konwencjonalnymi systemami udojowymi (halami udojowymi) w aspekcie zasadności instalowania systemów automatycznego doju. W pełni zautomatyzowany system udoju krów wykonuje wszystkie czynności przed- i poudojowe, traktując każdą ćwiartkę wymienia indywidualnie.

Jednak krytycznym elementem, umożliwiającym dój krów bez interwencji obsługi, jest sposób motywacji krów do wchodzenia do robota udojowego. Pewną przeszkodą może być choćby fakt, iż krowa, zwierzę posiadające silny instynkt stadny musi w systemie AMS zostać odseparowane od stada. Firmy produkujące roboty udojowe oferują różne podejście do tego problemu, począwszy od całkowicie dobrowolnego do wymuszonego systemu kierowania ruchem krów w oborze. Zapewnienie odpowiedniej motywacji dla zwierzęcia do kilkukrotnego doju w AMS decyduje o efektywności funkcjonowania całego systemu i powinno wynikać ze znajomości zachowań krów. Rozwiązania zgodne z naturalnym zachowaniem bydła są również gwarantem zapewniającym im właściwy dobrostan. Równolegle z montażem robota udojowego zmienia się diametralnie podejście do zarządzania stadem. Najczęściej dostępna jest znacznie większa niż w systemach konwencjonalnych ilość danych o zwierzętach, która jest gromadzona, a często również przetwarzana automatycznie.

Pierwsze prace badawcze dotyczące robotów udojowych koncentrowały się właśnie na tych obszarach.

Tamte doświadczenia pozwoliły na zoptymalizowanie systemów doju automatycznego i doprowadziły do powstania nowych ulepszonych wersji urządzeń do doju automatycznego.

Konieczne jest jednak przeprowadzenie badań, które potwierdzą lepszą efektywność nowych generacji AMS w stosunku do poprzednich wersji.

Wady i zalety automatycznych systemów udoju

Główną zaletą AMS w obszarze zarządzania stadem jest zmniejszenie pracochłonności produkcji mleka. Jednakże potencjał oferowanych na rynku urządzeń w tym zakresie nie został w pełni wykorzystany. Dodatkowym atutem automatycznych systemów doju jest możliwość wykorzystania sensorów monitorujących stan zdrowotny wymienia, produkcję mleka, rozród, żywienie, pobranie paszy oraz zmiany masy ciała. W systemie AMS detekcja mastitis odbywa się poprzez urządzenia monitorujące liczbę komórek somatycznych, przewodnictwo elektryczne mleka oraz barwę mleka niezależnie dla każdej ćwiartki wymienia. Łatwy dostęp do tak szczegółowych informacji o każdym zwierzęciu daje możliwość bardziej precyzyjnego zarządzania stadem.

Inną korzyścią robotów udojowych jest możliwość zmiany frekwencji doju krów (w zależności od stadium laktacji, wielkości produkcji) bez konieczności dodatkowych nakładów siły roboczej oraz zgodnie z potrzebami fizjologicznymi krowy. Realną korzyścią takiego postępowania jest m.in. wzrost produkcyjności (2-12 proc.) krów w szczycie laktacji, które dojone są częściej niż dwukrotnie w ciągu doby. Wyniki dotychczasowych badań nie są jednak jednoznaczne w tej kwestii. Niektóre badania nie potwierdziły wzrostu wydajności krów dojonych w AMS.

Głównie dotyczyło to pierwiastek. Krowy o wyższym potencjale produkcyjnym zdecydowanie wyraźniej reagują wzrostem produkcyjności na zwiększoną częstość dojenia.

Większość dostępnych na rynku systemów doju automatycznego oferuje również możliwość żywienia krów ustaloną dawką paszy treściwej z określoną częstotliwością, co może dawać wymierne korzyści. Przede wszystkim umożliwia dostosowanie dawki pokarmowej do zmieniających się w trakcie laktacji potrzeb produkcyjnych i kondycji krów.

Ponadto porcja smacznej paszy treściwej może być dodatkowym motywatorem zachęcającym zwierzęta do wejścia do robota udojowego. Szereg badań określił istotny, pozytywny wpływ dokarmienia krów paszą treściwą podczas doju w robocie udojowym na częstość odwiedzania przez nie stanowiska udojowego. Potwierdziło to obserwacje, że podanie paszy jest zdecydowanie lepszym motywatorem dla krów niż sam proces dojenia, choć nie daje 100 proc. skuteczności.

Praktyczny wniosek płynący z tych doświadczeń mówi, że podanie paszy lub dostęp do pastwiska są niezbędne, aby zachęcić krowy do wejścia do AMS.

Bezwzględną korzyścią zastosowania prawidłowo funkcjonujących robotów udojowych jest stałość wykonywania wszystkich czynności. Urządzenia te nie mają gorszych dni, nie spóźniają się do pracy i nie upraszczają czynności decydujących o stanie zdrowia oraz produkcyjności krów.

Jak każde rozwiązanie, AMS posiadają również pewne wady. Pomimo że oparcie tej technologii na ogromnej liczbie sensorów może być korzystne dla producentów mleka, to wadą takiego systemu jest jednak ich zawodność.

W takich przypadkach całkowite poleganie na informacjach pochodzących z urządzeń może prowadzić do błędnych decyzji dotyczących wykrywania rui, monitoringu mastitis czy innych parametrów określających status zdrowotny krowy. Poza tym AMS dostarczają niezliczonych ilości informacji, które mogą zostać niewłaściwie zinterpretowane, a ich analiza wymaga dużo czasu i specjalistycznej wiedzy. Ponadto AMS wycisza podstawową umiejętność niezbędną w konwencjonalnych systemach utrzymania bydła mlecznego, czyli obserwację. Współpracujący z robotem udojowym komputerowy system zarządzania stadem decyduje o częstości doju oraz poziomie żywienia krów paszą treściwą. Jednak zwierzęta, które z różnych względów nie chcą uczestniczyć dobrowolnie w systemie, wymagają interwencji obsługi.

Obecnie jedną głównych przeszkód ograniczających powszechność stosowania AMS jest ich cena. Każde pojedyncze stanowisko (robot udojowy), które jest w stanie obsłużyć przeciętnie 60 krów, stanowi koszt 450-600 tys. zł (informacje z 2012 r.). W porównaniu z AMS, koszt hali udojowej w przeliczeniu na jedno stanowisko udojowe to od 12 do 45 tys. (dane z 2012 r.), w zależności od stopnia wyposażenia oraz zakresu prac budowlanych niezbędnych do jej zainstalowania. W związku z tym koszt hali udojowej 2 x 6 może wynieść od 150 do 540 tys. zł. Co potwierdza fakt, iż w niektórych przypadkach konwencjonalnych rozwiązań również nie można nazwać tanimi. Decydując się na zakup hali udojowej, można sprostać potrzebom wzrastającej liczebności stada (oczywiście kosztem wydłużenia czasu doju). Natomiast instalacja pojedynczego robota udojowego jest w stanie obsłużyć względnie stałą liczbę zwierząt (ok. 60 krów). Wzrost liczebności ponad tę wartość oznacza konieczność zakupu dodatkowego ASM.

Może to być dość dużym ograniczeniem dla hodowców, którzy zamierzają stopniowo zwiększać liczebność swojego stada. Wybór pomiędzy wyżej opisywanymi rozwiązaniami powinien opierać się przede wszystkim na rachunku ekonomicznym. Należy rozważyć, na ile instalacja AMS zmniejszy koszty pracy w stosunku do wzrostu kosztów stałych oraz kosztów amortyzacji i eksploatacji urządzenia. Ponadto decydując się na takie rozwiązanie, należy mieć dostęp do fachowego i niezawodnego serwisu.

Innym aspektem efektywnego funkcjonowania automatycznego systemu udojowego są ograniczenia wynikające ze specyfiki zachowania oraz pokroju krów. Nieprawidłowe ustawienia strzyka czy zróżnicowana wielkość ćwiartek może powodować trudności w trakcie zakładania aparatu udojowego przez ramię robota. Dużym problemem okazuje się nieprawidłowa budowa wymienia, polegająca na zbyt bliskim ustawieniu strzyków umiejscowionych na tylnych ćwiartkach. Wówczas urządzenie traktuje oba strzyki jako jeden i powstaje problem ze sprawnym nałożeniem kubków udojowych. Badania przeprowadzone w Nowej Zelandii potwierdziły, że ok. 8 proc. krów nie spełniło wymagań dotyczących możliwości dojenia ich w AMS właśnie ze względu na wady budowy.

Powoduje to konieczność dodatkowego brakowania krów z powodów opisywanych powyższej. Następstwem niewydojenia jednej z ćwiartek wymienia jest obniżenie wydajności (nawet do 26 proc.), pogłębione przez decyzję systemu o zmniejszeniu częstości doju krowy, spowodowanym właśnie obniżoną produkcyjnością krowy. Skuteczność zakładania aparatów udojowych waha się w granicach 85-98 proc. i obecnie zdecydowanie wzrosła ze względu na postęp technologiczny w konstruowaniu nowych urządzeń. W związku z tym wydaje się konieczne podjęcie kroków mających na celu selekcję zwierząt pod kątem lepszego ich dostosowania do doju w AMS. Szczególnie w przypadku gospodarstw rozważających możliwość zakupu robota udojowego w przyszłości.

Duży problem sprawia również okres przejściowy, w którym stado przestawiane jest na system AMS. Wymaga to treningu całego stada mającego na celu przyuczenie krów do nowej technologii.

Kosztuje to bardzo dużo czasu i wysiłku.

Szacuje się, iż przestawienie stada i osiągniecie efektywności doju na poziomie 80-90 proc., zajmuje przeciętnie 3-4 tyg. Jednak badania wskazują na ogromną zmienność tych parametrów w poszczególnych stadach. Pierwiastki wydają się łatwiej dostosowywać do nowych warunków niż wieloródki.

Niewątpliwą zaletą systemu automatycznego doju krów jest możliwość jego dostosowania do indywidualnego rytmu dojenia każdej krowy. Głównym czynnikiem warunkującym liczbę odpasów oraz udojów w trakcie doby jest system bramek przepędowych, decydujących o kierunku przemieszczania się zwierząt w oborze. Na etapie konstruowania budynku powinno się poświęcić szczególną uwagę na zachowanie odpowiedniej relacji pomiędzy frekwencją dojów a ilością czasu, którą krowa może przeznaczyć na odpoczynek oraz pobieranie paszy. Systemy, które wymuszają kierunek przemieszczania się krów w budynku, opierają się na konieczności odwiedzenia przez krowę stanowiska udojowego przed przejściem do strefy żywienia. Taka konstrukcja budynku wymusza następujący kierunek przemieszczania się zwierząt: strefa żywienia, strefa odpoczynku, stanowisko udojowe.

Natomiast systemy dobrowolnego doju pozwalają krowom na dobrowolny kierunek przemieszczania się zwierząt pomiędzy poszczególnymi strefami w oborze. Badania naukowe potwierdzają fakt, iż wymuszony kierunek poruszania się zwierząt w oborze sprzyja większej liczbie wizyt krów w robocie udojowym w porównaniu do systemu dobrowolnego. Jednakże krowy w systemie wymuszonym mają prawie dwukrotnie wyższy odsetek wizyt na stanowisku udojowym, które nie zakończyły się sukcesem (dojem). Spowodowane jest to zbyt częstym odwiedzaniem stanowiska udojowego przez krowy w systemie wymuszonym. Rezultatem tego jest porównywalna do systemu dobrowolnego liczba efektywnych (zakończonych dojem) wizyt krów w AMS.

Ważnym elementem systemu zautomatyzowanego doju, z punktu widzenia hierarchii w stadzie krów, jest zagospodarowanie odpowiedniej powierzchni przed wejściem na stanowisko udojowe (poczekalnia). Zbyt mała jej przestrzeń może zniechęcać zwierzęta niżej położone w hierarchii stada do doju w robocie.

Pobranie paszy jest również ważnym aspektem wprowadzania AMS. Krowy w takim systemie muszą wykorzystywać przynajmniej część swojego czasu do przemieszczania się pomiędzy wyznaczonymi strefami w budynku. Efektem niewłaściwie zaplanowanej infrastruktury może być obniżenie pobrania paszy oraz obniżenie produkcji mleka.

System wymuszony stanowi w tym względzie większe zagrożenie w porównaniu do wolnego. Najbardziej narażoną grupą krów na opisywane wyżej zjawiska, niezależnie od zaimplementowanego systemu poruszania się krów w oborze, są pierwiastki.

Ze względu na fakt bardziej równomiernego rozłożenia wszystkich aktywności krów w systemie AMS krowy funkcjonujące w takim systemie wymagają mniejszego dostępu do stołu paszowego w porównaniu do systemów konwencjonalnych z halą udojową. Jednakże pora zadawania paszy synchronizuje w pewnym stopniu zachowania pokarmowe.

Większa liczba krów kieruje się wówczas do doju, a następnie do strefy żywienia ze świeżo zadaną paszą.

Ważnym elementem limitującym efektywność doju w AMS jest zagęszczenie oraz zachowanie krów w strefie wokół stanowiska udojowego. Krowy, blokując wejście bądź wyjście ze stanowiska udojowego, obniżają efektywność wykorzystania AMS. Najwyższy odsetek krów, które nie wchodzą do robota udojowego wystarczająco często, znajdują się w środkowej lub późnej fazie laktacji.

Głównym powodem instalowania sytemu AMS jest ograniczenie kosztów obsługi oraz kosztów doju. W automatycznych systemach doju pewna grupa krów (4-25 proc.) wymaga interwencji obsługi, by nakłonić je do wejścia na stanowisko udojowe. Badania wskazują również na znaczne zróżnicowanie stad pod tym względem. Najczęściej problematycznymi zwierzętami są krowy z nieprawidłową budową wymienia, mastitowe, z upośledzonym aparatem ruchowym oraz w późnej fazie laktacji.

Najnowsze badania wskazują na zwiększone ryzyko stanu zapalnego wymienia w AMS w porównaniu do systemów tradycyjnych. Główną przyczyną takiego rozwiązania jest niedostateczna higiena wymienia przed dojem. Dodatkowym problem jest fakt, iż AMS nie rozpoznaje różnego stopnia zabrudzenia wymienia. Inną czystość gruczołu mlekowego będą reprezentowały krowy korzystające z pastwiska, a inną takie, które utrzymywane są alkierzowo w systemie bezściełowym. Dój ćwiartkowy stosowany w AMS umożliwia indywidualne traktowanie każdej ćwiartki wymienia, ogranicza pustodój, co korzystnie przekłada się na stan zdrowotny wymienia. Ponadto system sensorów umożliwia wczesną detekcję mastitis, a w przypadku wykrycia odstępstwa od standardów jakościowych - jego natychmiastową separację.

Nie stwierdzono różnic pomiędzy automatycznym i konwencjonalnym systemem udoju w zawartości białka, tłuszczu, laktozy oraz mocznika. Większy wpływ na zawartość tłuszcz ma odstęp między dojami niż sam system udoju.

Stwierdzono jedynie wyższy poziom wolnych kwasów tłuszczowych w mleku krów dojonych w AMS. Wysoki poziom tych kwasów wpływa negatywnie na jakość mleka, pogarszając jego walory smakowe.

×