Дойные установки: конструкция, история и будущие инновации

Общие сведения

Дойные установки — сложные полуавтоматические комплексы, способные обслуживать до 200 коров в час. Система не является единым блоком, а координированным набором компонентов — включая кластер, крепящийся к корове, молочные и пульсационные трубки, пульсатор, вакуумный насос или бловер, опционально — контрольные банки или молокомеры. Вместе эти части обеспечивают поток молока в трубопровод для транспортировки на перерабатывающие заводы.

Кластер состоит из сосковых чашечек, оболочки и вставки, выполняющих дойное действие, и когтя (манифолда), расставляющего чашечки и соединяющего их с молочными и пульсационными трубками. Молоко изымают из вымени созданием вакуума в чашечке, пока пульсатор чередует засасывание и подачу воздуха. В фазе дойки вакуум вытягивает молоко через сосковой канал; в фазе отдыха воздушное давление схлопывает вставку, массируя сосок и восстанавливая кровоток. Этот ритмичный цикл дойка-отдыха критичен для здоровья коровы и высококачественного молока.

История

Ранние попытки дойки датируются ~380 г. до н.э., когда египтяне использовали пшеничные соломинки с ручным дойкой. Механическое всасывание впервые применили в 1851 г., но ранние конструкции вызывали чрезмерную кровопотерю и застой жидкостей. Королевское аграрное общество Англии выделило приз за безопасную эффективную дойную машину, стимулируя разработки. В 1890-х Александр Шилз из Глазго внедрил пульсатор, чередующий уровни засасывания, успешно извлекая молоко с сохранением циркуляции. Эта инновация вместе с двухкамерной сосковой чашечкой 1892 г. привели к массовому внедрению дойных машин, ставшим отраслевым стандартом после 1920-х. Сегодня практически все молокопроизводство опирается на машинную дойку.

Производственный процесс

Компоненты дойных установок производят и собирают на крупных заводах по всему миру традиционными фабрикационными методами. Нержавеющая сталь и высококачественные пластики формируют молочно-контактные поверхности, чугун и сталь — вакуумные насосы, управление, измерительные приборы.

Приемка

• Нержавейка приходит крупными листами или трубами. Листы защищены виниловыми вкладышами при транспорте; вкладыши снимают перед формовкой и механической обработкой. Сырье обычно имеет матовую поверхность, которая будет полирована позже.

Резка, механическая обработка, формовка

• Листы идут на полировочную станцию, где крупные станки дают гладкую поверхность. После начальной полировки переходят к роллам и ЧПУ-протвочным прессам для резки и формовки деталей. Эта стадия производит монтажные панели, конструктивные детали, мелкие элементы для когтей и насосов.

Изготовление оболочки и когтей

• Оболочка, содержащая вставку, изготавливается экструзией — стальная труба прокатывается через нагретую матрицу в жесткий удлиненный элемент. Когти производятся как серия меньших экструдированных труб, собираемых в манифолд для расстановки сосковых чашечек. Ручная сварка в приспособлениях формирует финальные компоненты, затем — полировка.

Изготовление приемников (ресиверов)

• Приемники, обычно нержавейка, вмещают 15–26 галлонов (60–100 л) молока. Большинство стальные, единицы — кастомный пластик. Производство: прокатывают тонкий стальной диск на токарном, формируют чашевидные концы на мандриле, сваркивают корпус к голове, создают впускные/выпускные отверстия. Ручная полировка дает санитарный финиш. Некоторые приемники имеют прозрачные пластиковые панели для визуального контроля дойного выхода фермером.

Полировка

• Все контактные нержавейку детали проходят тщательную полировку — механизированными лентами, тканями, шлифовальными кругами — для соответствия стандартам пищевой обработки. Ручные полировщики доводят когти, приемники, трубопроводы, обеспечивая гигиеничную поверхность для контакта с молоком.

Изготовление вакуумных насосов/бловеров

• Эти «драйверы» обычно делают специализированные вендоры. Герметичный чугунный корпус содержит зубчатые колеса и высокоскоростной импеллер (~3000 об/мин), создающий вакуум. Сырые отливки ручной механической обработке, затем ЧПУ-резка к точным допускам. Сборка требует точных 0.002-дюймовых зазоров; координатно-измерительные машины верифицируют посадку. После финальной сборки техники тестируют насос в контрольной будке перед отгрузкой.

Сборка

• Готовые детали сходятся в выделенных сборочных боксах, где техники подбирают компоненты по спецификациям системы — часто кастомизированным под конкретные фермы. Давление и нагрузочные тесты подтверждают производительность. Финальная сборка происходит на ферме, где коровы ставят в стойла и станции, спроектированные для максимизации дойного выхода.

  В процессе сборки линейные соединения — от клапанов к насосам к измерителям — инспектируют на допуски. Вакуумные насосы/бловеры тестируют под симулированными нагрузками для эффективного удаления молока и воздуха. Вакуумные контроллеры, поддерживающие правильный вакуум, отбирают, все воздушные и молочные линии рассчитывают и соединяют с соответствующей фурнитурой. Контроллеры готовят к установке.

Стандарты

Производители дойных установок должны соблюдать множество отраслевых и правительственных стандартов. Инспекции проводят на протяжении производства, установки выполняют сертифицированные дилеры и электрические подрядчики. Проектировщики следуют гайдлайнам Ассоциации аграрных инженеров и санитарным протоколам молочных советов.

Будущее

Недавние технологические прорывы перестраивают дойные системы. Автоматические отцепляющие устройства позволяют коровам двигаться свободно; они детектируют конец дойного цикла, отключают вакуум и автоматически отцепляют когть. Автоматические обратные промывки инъецируют химические и ополоскивающие растворы в трубопроводы и кластеры, снижая риск мастита. Электронные транспондеры на шейных бирках коров дают реальный трекинг индивидуального дойного выхода.

Робототехника лидирует на переднем крае, особенно в Европе. Полностью автоматизированные устройства крепления — хоть и еще на доработке — обещают минимальный ручной труд, контролируя весь дойный процесс от входа коровы до выхода.