Доильный аппарат извлекает молоко из вымени коровы, как теленок, с помощью вакуума. Актуальны доильные аппараты с двухкамерным стаканом, который работает по принципу двух тактов. Доильный стакан состоит из стальной гильзы и соскового чулка (сосковой резины), выполненного из специальной резины или силиконового материала. Сосковая резина (доильный чулок) шлангами соединяются с коллектором. В корпусе коллектора имеется жиклер (калиброванное отверстие), через которое подается воздух, необходимый для транспортировки молока в виде воздушно-молочной смеси. Отверстия могут быть выполнены в раструбе (присоске) сосковой резины или в малом молочном шланге, который соединяет подсосковую камеру доильного стакана с коллектором. Доение осуществляется путем чередования такта сосания (всасывания) и такта сжатия (отдыха). Чередование тактов происходит за счет смены вакуума и атмосферного давления в межстенной камере доильного стакана. Переменный (пульсирующий) вакуум подается в межстенные камеры через распределитель соединен шлангами с межстеными камерами доильных стаканов.
Наибольшее распространение получил принцип попарного доения (2×2), когда смена тактов происходит поочередно в двух доильных стаканах. В таком случае к распределителю коллектора подводится мультишланг (двойной шланг), который соединяет распределитель с пульсатором. Молоко извлекается с помощью вакуума в такте сосания. Под действием вакуума сфинктер соска раскрывается. В такте сжатия сосковая резина сжимается (коллапс соскового чулка) вследствие того, что в межстенную камеру подается атмосферное давление. В подсосковую камеру вакуум подается постоянно. Деформируясь у кончика соска, резина сжимает его вершину (сфинктер). В результате сфинктер закрывается, и молоко престает выходить из сока. Давление сжатия сфинктера сосковой резиной зависит от ее жесткости, толщины стенок, натяжения чулка в стакане и уровня вакуума в подсосковой камере. Как правило, сосковая резина сжимает сфинктер с давлением 10 кПа.
Рисунок 1 - Принцип работы двухкамерного доильного стакана
Пульсатор, а следственно и межстенные камеры доильных стаканов, вакуумируются через вакуумпровод доильной установки. Коллекторы и подсосковые камеры вакуумируются через молокопровод. Следовательно, молокопровод должен не только обеспечивать транспортировку молока к молокоприемнику, но и обеспечивать эффективное вакуумирование доильных аппаратов.
Молоко из коллектора эвакуируется в виде воздушно-молочной смеси, для этого через калиброванное отверстие (жиклер) должно поступать достаточное количество воздуха. Если воздуха поступает недостаточно, воздушно-молочная смесь получается слишком плотной и ее транспортировка по молочному шлангу приводит к избыточному снижению вакуума в коллекторе, особенно при верхнем молокопроводе.
Коллектор вакуумируется через молочный шланг, следовательно, чем короче молочный шланг и чем большего он диаметра, тем стабильнее вакуум в подсосковых камерах доильного стакана. Не желательны петли и участки подъема при позиционировании молочного шланга. Большую проблему представляет собой верхнее расположение молокопровода, когда необходимо поднимать молоко по шлангу на высоту более 1 м.
Рекомендуемый вакуум для доения коров в нижний молокопровод – 42 - 44 кПа. При этом недопустимо снижение вакуума в коллекторе ниже 32 кПа, поскольку при более низких значениях процесс доения полноценно происходить не может.
1. Недостаточный объем коллектора доильного аппарата, <300 мл
При использовании коллектора малого объема при высоком потоке молока происходит его переполнение, что приводит к снижению уровня вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов.
2. Одновременная пульсация 4×0 вместо 2×2
В виду того, что при одновременном доении (4×0) такт сосания происходит одновременно в четырех доильных стаканах, в коллектор одномоментно поступает большое количество молока, что приводит к его переполнению и снижению уровня вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов.
3. Верхнее расположение молокопровода или подъем молочного шланга
Необходимость подъема вакуума по молочному шлангу вверх приводит к существенному снижению уровня вакуума в коллекторе, а следовательно, и в подсосоквой камере доильного стакана. При высоком потоке молока подъем молока на 1 метр приводит к снижению вакуума в коллекторе на 10 и более кПа.
Вышеперечисленные факторы приводят к асимметрии вакуума в камерах доильного стакана, когда в такте сосания вакуум в коллекторе (и в подсосковой камере доильного стакана) ниже уровня вакуума в распределителе (межстенной камере доильного стакана).
Рисунок 2 – Сравнение эффективного доения (большой коллектор, попарная пульсация) и неэффективного (малый коллектор, одновременная пульсация)
В случае асимметрии вакуума более 10 кПа сосковая резина в такте сосания растягивается, а в результате длительного воздействия – болонизируется изменяя нормальную форму, что является причиной нежелательного избыточного раскрытия сосковой резины, когда она отрывается от соска и теряет с ним контакт, что в сочетании с мокрым доением приводит к негативным последствиям.
Асимметрия вакуума приводит к быстрому раскрытию сосковой резины. В подсосковой камере доильного стакана ниже соска происходит резкое увеличение объема, кратковременно возрастает вакуум. Дополнительный вакуум является нежелательным и является причиной обратного впрыска (подсоса) молока из коллектора назад к соску.
Подсос молока из коллектора представляет большую опасность распространения болезнетворной микрофлоры. Учитывая, что на современных фермах одним аппаратом за смену доят 10-20 коров, риск распространения заболеваний существенно растет.
Кроме того, подсос молока из коллектора приводит к так называемому «мокрому» доению, когда сосковая резина скользит по соску под действием силы тяжести с одной стороны, и вакуума - с другой, может неправильно располагаться на соске, в особенности у коров с несимметричным строением вымени.
Избыточное раскрытие при асимметрии вакуума более 10 кПа опасно тем, что во время фазы закрытия (С), при переходе от такта сосания к такту сжатия, резина хлопает по соску, вызывая неприятные болезненные ощущения у животного, что в совокупности приводит к нефизиологичному доению, которое становится причиной заболеваний молочной железы.
Слишком низкий уровень вакуума приводит к недостаточному сдавливанию сфинктера сока в такте сжатия. В результате сосок подвергается избыточному воздействию вакуума.
Таким образом при низком потоке молока вымя травмируется избыточным уровнем вакуума, а при большом потоке молока соски травмируются в результате избыточного воздействия вакуума вследствие недостаточного сжатия сосковой резины.
Особенно опасно сочетание трех негативных факторов:
Рисунок 3 – Работа доильного стакана
