РОЗДІЛ 6 ДОЇННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН ТА ПЕРВИННА ОБРОБКА МОЛОКА

6.1 Механізація доїння корів

6.1.1 Технологічна система машинного доїння

Найголовнішим завданням молочного господарства є забезпечення людини молоком і молочними продуктами. Людина почала конкурувати з телятами за молоко щонайменше, як за 9000 років до н.е. Гіппократ рекомендував молоко як лікувальний засіб і ліки за 400 років до н.е. До винаходу грошей стан і багатство людини визначався поголів’ям його худоби. На перших введених в обіг грошах була вигравійована корова. Навіть сьогодні в деяких країнах на грошах зображена корова.

Серед процесів по обслуговуванню тварин на фермі особливе місце має доїння корів. Доїльна машина безпосередньо взаємодіє з організмом корови, з її складною рефлекторно-секреторною системою. Від того, наскільки доїльне устаткування враховує фізіологічні особливості організму тварини, наскільки своєчасно і оперативно проводяться операції доїння корови, можна судити про рівень технологічної і технічної культури на фермі.

В умовах жорсткої конкуренції товаровиробників молока зростає роль виробничо-технічних і технологічних чинників, підвищуються вимоги до кадрового забезпечення ферм, їх теоретичної і практичної підготовки. Тому без знання сучасного устаткування для доїння корів, без високої кваліфікації обслуговуючого персоналу неможливе виробництво конкурентоспроможної продукції.

Виробництво молока на тваринницьких фермах у значній мірі залежить від ефективності функціонування технологічної системи машинного доїння корів, що включає тварин, доїльну установку, обслуговуючий персонал (доярів-операторів і інших працівників, що впливають на процес машинного доїння). Ефективність функціонування системи залежить від своєчасного і якісного виконання технологічних операцій операторами, від типу, конструкції, параметрів і режимів роботи доїльної установки, її вузлів і систем, від своєчасного і якісного виконання слюсарями контрольних і обслуговуючих операцій стосовно доїльної установки.

Основною ланкою в технологічній системі є тварина, на яку впливає підсистема „людина-машина“ з метою отримання молока. Підсистема „людина-машина“ повинна відповідати наступним основним вимогам:

· викликати у тварин повноцінний рефлекс молоковіддачі;

· видоювати припущене молоко;

· підтримувати рефлекс в процесі доїння;

· сприяти роздоюванню тварин;

· не травмувати вим’я тварин.

Від кожної тварини при певному способі утримання можна отримати потенційно можливу продуктивність за умови видоювання за технологією машинного доїння на працездатній доїльній установці. Фактично отримувана кількість молока, через різні відхилення в технології доїння і відхилення параметрів доїльної установки, завжди менше. Втрати молока за різних причин можуть доходити до 35% і більше.

Втрати молока через машинне доїння можуть відбуватися за технологічними чи технічними причинами.

Втрати молока за технологічними причинами підрозділяються на втрати через неякісне виконання оператором технологічних операцій і через несвоєчасність їх виконання. Основними причинами цих втрат є перевантаження і низька кваліфікація оператора. Для їх зниження необхідно забезпечувати оптимальне навантаження і підвищення кваліфікації оператора.

Втрати молока за технічними причинами можна підрозділити на втрати через відмови техніки і через невідповідність функціональних можливостей машини фізіологічним вимогам тварини. Для зниження цих втрат необхідно розробляти техніку, що відповідає фізіології тварини, з обґрунтованою надійністю, забезпечувати її раціональне технічне обслуговування і ремонт (з контролем і діагностикою параметрів і режимів роботи техніки).

6.1.2 Фізіологічні основи машинного доїння корів

Лактація корів включає два основні процеси: утворення молока в молочній залозі і його виведення з вимені – молоковіддачу.

При рівномірному, швидкому і повному видоюванні корів їх добові удої підвищуються і жирність молока зростає. Враховуючи високу трудомісткість цього процесу, необхідно прагнути до найбільшої його механізації в господарствах. Для успішної механізації доїння потрібні основи знань про будову вимені, утворення і накопичення молока в нім, а також про закономірності віддачі молока коровою.

Вим’я корови (рисунок 6.1) складається з чотирьох самостійних доль, часто розвинених нерівномірно. У більшості корів в задніх долях утворюється більше молока, ніж в передніх. Кожна частка має самостійні вивідні канали, що закінчуються дійкою. Зовні вим’я покрите складчастою і вельми еластичною шкірою. Права і ліва його половини відокремлені один від одного еластичною перегородкою, що, одночасно, є зв'язкою для підтримання вимені.

ris_6.1.jpg

1 – артерія; 2 – вена; 3 – альвеоли; 4 – сполучна тканина; 5 – молочна цистерна; 6 – сфінктер; 7 – нерви; 8– молочні протоки; 9 – дійка

Рисунок 6.1 – Схема будови вимені корови

Долі складаються з величезної кількості найдрібніших пухирців – альвеол (0,1…0,4 мм в діаметрі), що вистелені зсередини одношаровим секреторним епітелієм. У цих секреторних клітках альвеол і утворюється молоко. Альвеоли покриті густою мережею кровоносних судин – капілярів. На зовнішній стороні альвеол розташовані клітки зірчастої форми, які грають велику роль у виведенні молока з альвеол: скорочуючись, вони стискають альвеоли і сприяють видаленню молока в протоки.

Протоки, з’єднуючись, утворюють молочні канали, а потім молочні ходи, що впадають в молочну цистерну. Нижче за неї розташована дійка, всередині якої є дійкова цистерна. Дійковий канал в нижній частині закінчується замочною групою м’язів – сфінктером.

Молоко утворюється з білків, жирів, вуглеводів і мінеральних солей, що містяться в крові. Ці поживні речовини поступають в організм з їжею і доставляються кров’ю по найдрібніших капілярах до альвеол вимені. У альвеолах відбуваються складні біофізичні біохімічні процеси взаємодії між плазмою крові секреторними клітками альвеол, в результаті чого в клітках здійснюється синтез молока.

Процес утворення молока протікає вельми інтенсивно. Корова з удоєм 20 кг продукує за добу біля 700 г білка, 800 г жиру і 900 г молочного цукру. Через вим’я протікає велика кількість крові. Для синтезу 1 л молока молочна залоза пропускає близько 500 л крові.

Утворюється молоко у вимені корови в проміжок між доїннями. На хід цього процесу суттєво впливає місткість вимені. До заповнення вимені на 80...90% накопичення в нім молока відбувається практично рівномірно. В процесі молокоутворення молоко скупчується в альвеолах; при цьому надмірний тиск всередині вимені підвищується до 4 кПа. Далі інтенсивність утворення його різко сповільнюється, накопичення його припиняється, а потім спостерігається всмоктування окремих складових частин молока в кров. При цьому знижується кислотність молока на 2,5...3°Т.

У корів середньої продуктивності вим’я заповнюється молоком в період найвищих удоїв (на 2…4 місяцях лактації) через 12…14 годин. Для підтримання на високому рівні процесу молокоутворення необхідно систематично звільняти вим’я від накопиченого в нім молока. Основна частина молока з вищою жирністю знаходиться в альвеолярному відділі. Щоб отримати молоко, необхідно викликати рефлекс молоковіддачі.

Молоковіддача є складною реакцією молочної залози витіснення молока з альвеолярного простору в молочні цистерни вимені. Викликається вона як безумовно-рефлекторним шляхом, тобто за допомогою дії подразників (теплоти або тиску) безпосередньо на рецептори нервової системи вимені, так і під дією умовно-рефлекторних стимулів, що сприймаються іншими аналізаторами зовнішніх подразників (слух, зір і так далі).

В результаті багатократного здійснення доїння в постійних умовах на фермі і збігу у часі акту доїння з певними чинниками зовнішнього середовища (час, місце, послідовність операцій на вимені, запуск в роботу вакууму і так далі) у корів формуються умовні рефлекси молоковіддачі і виробляється стійкий стереотип поведінки при машинному доїнні. Рефлекс молоковіддачі здійснюється одночасно і з однаковою силою у всіх долях вимені, не дивлячись на відмінність в кількості молока, що утворюється в них.

Про інтенсивність молоковіддачі можна судити по крутизні початкової частини кривої молоковіддачі (рисунок 6.2), що відображає сукупну дію таких показників процесу, як зусилля, вживане для отримання молока, а також швидкість і час видоювання. В процесі машинного доїння реалізуються два завдання. По-перше, необхідно впливати на корову так, щоб вона „припустила“, тобто була готова повністю віддати молоко. По-друге, це молоко потрібно видоїти з вимені.

I – молоковіддача; II – жирність; ОА – кінець прихованого періоду;

АВ – період активного припуску молока; ВС – закінчення припуску;

СD – вторинний припуск при машинному додоюванні

Рисунок 6.2 – Графік інтенсивності молоковіддачі

Внутрішній механізм молоковіддачі зводиться до наступного. Подразнення кінцівок нервових волокон (рецепторів), що виникає при смоктанні вимені телям або доїнні, через центральну нервову систему передається в головний мозок тварини. У відповідь на це по-дразнення (зовнішній сигнал) мозок надає команду гіпофізу (залоза внутрішньої секреції, розташована у основи головного мозку), який виділяє в кров особливий гормон – окситоцин. Останній, дійшовши за системою кровообігу до вимені, викликає швидке і енергійне скорочення зірчастих м’язів, внаслідок чого молоко з альвеол починає інтенсивно переходити в молочні цистерни і дійки. Відбувається так званий „припуск“ молока, що є реакцією тварини на зовнішні подразнення. При цьому надмірний тиск у вимені швидко зростає до 5 кПа. Від моменту отримання зовнішнього сигналу до активного припуску молока проходить близько 45 с. За цей час повинні бути виконані всі підготовчі операції на вимені і ввімкнений в роботу доїльний апарат, оскільки гормон (окситоцин), виділений гіпофізом в кров, швидко руйнується і перестає впливати на альвеоли. Активне стиснення останніх при доїнні триває 3…4 хвилини, після чого м’язові волокна розслабляються, наступає спад, а потім і повне припинення молоковіддачі, незалежно від того, видоєна корова чи ні. Перша і найважливіша вимога фізіології – виробити у тварини повноцінний і стійкий рефлекс молоковіддачі, тобто привчити корову швидко і повністю віддавати молоко при доїнні машиною. Це досягається належною підготовкою вимені і правильною організацією роботи дояра. Важливо мати на увазі, що зовнішні подразнення можуть як стимулювати, так і гальмувати молоковіддачу. До позитивних подразників відносяться тепло, приємні фізичні дії на вим’я, строге дотримання послідовності і дотримання ритму всіх операцій машинного доїння, спокійне поводження з коровою з боку дояра. Необхідне правильне проведення підготовчих, основних і завершальних операцій.

При підготовці до доїння перевіряють рівень вакууму, відсутність води в міжстінкових камерах доїльних стаканів, частоту пульсацій пульсатора. У холодну пору року доїльні стакани перед надіванням на дійки прогрівають гарячою водою. Не більше ніж за хвилину до надівання доїльних стаканів вим’я обмивають чистою теплою водою (40…45°С) з розбризкувача або відра і витирають чистим теплим рушником, протирають дійки вимені і, одночасно охоплюючи їх руками, підштовхують їх від низу до верху для посилення рефлексу молоковіддачі. Якщо рефлекс молоковіддачі не наступив після обмивання і витирання вимені, то додатково роблять масаж. Перед надіванням доїльних стаканів з кожної дійки здоюють декілька струменів молока в спеціальний кухоль для виявлення ознак захворювання вимені маститом. Далі на дійки надівають доїльні стакани. Не можна встановлювати доїльні стакани на дійки до того, як корова припустить молоко. Тривалість підготовки вимені до доїння не менше 40 і не більше 60 с. Основна операція – машинне доїння. Необхідно передбачити в період найбільшого видоювання повне виведення молока з піддійкових камер доїльних стаканів. При спаді напруги вимені, зменшенні або припинення потоку молока проводять машинне додоювання шляхом відтягування однією рукою доїльних стаканів за колектор вниз і вперед з одночасним контролем і при необхідності масажем чвертей вимені іншою рукою. Важливо забезпечити повне видоювання машиною всіх корів без застосування ручного додоювання, оскільки останнє привчає корів до неповної віддачі молока в доїльний апарат. Машинне додоювання не повинне бути більше 30 с. Основна операція повинна бути завершена за 4…6 хв. з урахуванням машинного додоювання із швидкістю доїння до 30...35 г/с. Закінчують машинне додоювання, коли потік молока припиняється, зніманням доїльних стаканів з вимені. Не можна знімати доїльні стакани під вакуумом. Дуже важливо не допускати перетримки їх на вимені і своєчасно знімати з дійок. З погляду швидкості видоювання не слід тримати в стаді тугодойних корів; через вузькість дійкового каналу, а також сильний розвиток кільцевого мускула (сфінктера), що розташований внизу дійки і замикає його отвір, такі корови погано видоюються. При слабкому ж розвитку дійкового сфінктера молоко при наповненні вимені зазвичай мимоволі витікає з нього, що також небажано.

6.1.3 Способи доїння корів

Способи доїння корів можуть бути різними: природний – смоктання вимені телям; ручний – витискання молока з вимені руками дояра; машинний – відсмоктування або витискання молока з дійок доїльним апаратом.

При природному способі для того, щоб витягувати молоко, теля вбирає дійку в рот, притискує її до ньоба і створює вакуум в ротовій порожнині, розмикаючи щелепи і витягуючи язика. Цей акт може бути розділений на дві фази: активну і пасивну. У активній фазі одночасно відбуваються два процеси: а) створення вакууму на кінці дійки (у ротовій порожнині) і б) створення від’ємного тиску всередині дійки. У фазі відпочинку вакуум в кінці дійки послаблюється в міру розслаблення рота теляти. До кінця кожного циклу в дійковій цистерні залишається вакуум близько 20 мм рт. ст. Далі тиск на основу дійки послаблюється, і дійкова цистерна заповнюється молоком. Потім цикл повторюється. За одну хвилину можна спостерігати 100…120 циклів. Смоктання телям – найбільш швидкий спосіб евакуації молока з молочної залози.

При ручному доїнні навколо дійки вакууму не створюється. Молоко виводиться через дійковий канал під дією високого тиску всередині дійкової цистерни, створюваного при стисненні дійки рукою. Для цього великим і вказівним пальцями витискають молоко. Далі під тиском пальців (середнього, безіменного і мізинця) молоко витісняється через дійковий канал, при цьому дійка масажується. Недоліки ручного доїння:

· одночасно можна видоювати молоко тільки з двох дійок, тоді як рефлекс молоковіддачі розповсюджується одразу на все вим’я корови;

· молоко, що поступає у відкрите відро, забруднюється;

· доїння пов’язане з великими витратами праці;

· за зміну одна доярка видоює зазвичай лише 10…12 корів.

Всі недоліки ручного доїння усуваються при машинному доїнні корів. Поширено його в більшості крупних господарств. Машинне доїння значно полегшує працю доярок, підвищує його продуктивність у декілька разів, що веде до зниження собівартості молока. При машинному доїнні отримують доброякісне молоко: воно поступає з вимені в закриту систему і не стикається з навколишнім середовищем. Робота доярок при машинному доїнні полягає в підготовці корів до доїння (обмивання, масаж вимені, здоювання перших струменів молока), надіванні доїльних стаканів на дійки вимені, спостереженні за роботою доїльної машини і в своєчасному її вимкненні.

Після знімання стаканів перевіряють повноту видоювання корови при легкому масажі вимені. Іноді корову додоюють машиною після механічного масажу вимені. Машинне доїння корови триває зазвичай 4…7 хв., причому за 1 хв. видоюється близько 2…3 кг молока. Машинне доїння повинне відповідати зоогігієнічним і зоотехнічним вимогам, які зводяться до:

· швидкості видоювання;

· повноти евакуації молока;

· рівномірному видоюванню всіх дійок;

· чистоти доїння;

· відсутності больових подразнень вимені;

· неприпустимості вакууму в дійках, що може привести до захворювання вимені корови маститом або появі крові в молоці;

· неприпустимості наповзання стаканів на дійки. Робота доїльного апарату повинна відповідати фізіологічній нормі організму корови.

Під час доїння повинні забезпечуватись такі основні вимоги: стабільність виконання всіх технологічних операцій; час перебування корів на переддоїльних майданчиках не більше 20 хв.; тривалість операцій підготовки вимені до доїння не менше 40 і не більше 60 с, власне доїння не більше 4…6 хв., а операцій машинного додоювання до 30 с.; доїльні апарати повинні вимикатися, якщо інтенсивність молоковіддачі знизилась до 200 мл/хв.; робота доїльних апаратів після закінчення молоковіддачі – не більше 1 хв.

Основні вимоги, що ставляться до доїльних апаратів такі: пропускна здатність повинна відповідати максимальному значенню інтенсивності молоковіддачі; конструктивні параметри колектора – забезпечувати відсутність зворотного потоку молока; частота пульсацій, співвідношення тактів і вакуумний режим доїльного апарата – бути незмінним у процесі доїння або автоматично пристосовуватись до інтенсивності молоковіддачі; технічний стан дійкової гуми – відповідати безпечним умовам доїння.

Під час доїння потрібно максимально виключити можливі стреси тварин, викликані порушенням стереотипу доїння, присутністю сторонніх осіб, недоброзичливим ставленням оператора до тварин, тощо.

Основними факторами, що можуть гальмувати процес молоковіддачі, є незадовільний технічний стан доїльного апарата, порушення вакуумного режиму, ритму доїння, травмування дійок в разі „сухого“ доїння.

Механічне пошкодження дійок тварин може відбуватися в результаті перевищення вакууму в піддійковому просторі, неправильного складання доїльного стакана, наявності тріщин на дійковій гумі, значній тривалості доїння без молоковіддачі („сухе доїння“) тощо.

Шкідливий вплив на стан вимені і здоров’я тварин від біологічних чинників здійснюється за рахунок бактеріального обсіменіння слизової оболонки дійки і пошкодження ділянок поверхні вимені корови мікроорганізмами, що є на робочих органах апарата. Особливо шкідливим є процес зворотного потоку молока із доїльних стаканів в цистерни дійок („мокре доїння“), з яким заноситься значна кількість бактерій. Це спостерігається при незадовільній евакуації молока із колектора.

Хімічне пошкодження вимені корови можливе під час потрапляння на нього із доїльних апаратів хімічних препаратів, що використовуються при їх технічному обслуговуванні.

Тепловий шкідливий вплив може виникнути в результаті надмірного охолодження або нагрівання доїльного апарата перед доїнням.

Ураження корів електричним струмом під час доїння може виникнути, якщо відсутня діелектрична вставка між вакуумним насосом і вакуумметричною мережею або вона знаходиться в незадовільному стані (наприклад, значно забруднена), а також внаслідок випадкового контакту вакуум-проводу зі струмопровідними частинами обладнання.

6.1.4 Загальна будова доїльної машини

Виконавчим елементом доїльної машини є доїльний апарат, який доїльними стаканами взаємодіє з твариною і здійснює видоювання молока. Однак, для його нормальної роботи потрібно забезпечити вакуумметричний тиск повітря з відповідними параметрами, можливість їх регулювання, контролю і стабілізації. До складу доїльної машини (рисунок 6.3) крім доїльних апаратів входять вакуумні насос, балон, трубопровід, регулятор і крани, вакуумметр.

Вакуумний насос створює потрібний для роботи доїльних апаратів вакуум (вакуумметричний тиск). Його оснащують (на викидній трубі) фільтром-глушником, який зменшує шум і уловлює відпрацьовану оливу, що видаляється з повітрям із циліндра насоса.

ris_6.3.jpg

1 – фільтр-глушник; 2 – вакуумний насос; 3 – регулятор вакууму;

4 – вакуумметр; 5 – вакуумний балон; 6 – кран; 7 – доїльний апарат

Рисунок 6.3 – Структурна схема доїльної машини

Більшість типів вакуумних насосів відкачують із вакуумної системи повітря порціями, тому для згладжування пульсацій вакууму до системи під’єднують додатковий резервуар – вакуумний балон (із відкидним шарнірно закріпленим дном). Він виконує також функцію відстійника, де збираються волога і бруд (в окремих випадках і молоко, в разі переповнення доїльного відра), що потрапляють у вакуум-провід з повітрям. За відсутності такого відстійника вони потрапили б до вакуумного насоса і призвели б до передчасного виходу з ладу в результаті інтенсивного спрацювання і навіть до його поломки внаслідок обмеженого об’ємного стискання рідини. Через вакуумний балон видаляється також мийний розчин після промивання вакуум-проводу.

У розрив вакуум-проводу між вакуумним насосом і балоном вмонтовують діелектричну вставку, яка запобігає ураженню електричним струмом тварин і обслуговуючого персоналу в разі пошкодження ізоляції в електродвигуні чи електричній мережі.

Для підтримання у вакуумній системі потрібного вакуумметричного тиску незалежно від зміни витрати повітря у процесі доїння, зміни технічного стану вакуумного насоса, вакуумного проводу й арматури, використовують вакуумні регулятори. Контроль вакуумметричного тиску здійснюють за допомогою вакуумметра, який встановлюють у машинному відділенні так, щоб його було добре видно з робочого місця оператора. Доїльні апарати під’єднують до вакуум-проводу за допомогою кранів.

6.1.5 Доїльні апарати

Класифікація і оцінка

Основним елементом доїльної машини, що безпосередньо здійснює видоювання молока, є доїльний апарат. Для вилучення молока з цистерн вимені і дійок необхідно створити різницю тисків, достатню для відкривання сфінктера і подолання гідравлічних втрат напору. Залежно від способу створення цієї різниці тисків доїльні апарати поділяються на витискні і висмоктуючі.

Перші спроби створення механічних доїльних апаратів були спрямовані на розробку робочих органів, що імітують взаємодію дояра з дійкою під час ручного доїння, тобто витискного типу. Такі доїльні апарати не знайшли широкого практичного застосування, в основному, через складність і недосконалість конструкції. Всі сучасні доїльні апарати є висмоктувального (вакуумного) типу.

Робочими органами доїльного апарата, що здійснюють процес доїння і безпосередньо взаємодіють з твариною, є доїльні стакани. Розрізняють два типи доїльних стаканів – однокамерні і двокамерні (рисунок 6.4). Нині, в основному, використовуються двокамерні доїльні стакани.

За принципом роботи доїльних стаканів доїльні апарати поділяються на дво- і тритактні, а також безперервного відсмоктування. Під тактом тут розуміють період часу, протягом якого залишається фізіологічно незмінна дія доїльного апарата на тварину. Період часу, протягом якого проходить чергування різнойменних тактів, називається циклом.

ris_6.4.jpg

І, II – однокамерного відповідно з незмінними і змінними розмірами

присоска; III – двокамерного;

а – такт смоктання; б – такт відпочинку; в – такт стиску;

1 – гільза; 2 – гумовий присосок; 3 – дійкова гума; 4 – міжстінковий

простір; 5 – піддійковий простір

Рисунок 6.5 – Схеми роботи доїльних стаканів

Є доїльні апарати, які на всі дійки діють одночасно і такі, що взаємодіють з дійками за схемою: коли в лівих дійках здійснюється такт смоктання, у правих відбувається такт стискання. Такі апарати називають з попарним доїнням.

У камерах доїльного стакана може установлюватись атмосферний чи надлишковий тиск або вакуум (вакуумметричний тиск). У доїльних апаратах вакуумного типу забезпечуються комбінації, що відповідають тактам смоктання, стиску і відпочинку.

Під час такту смоктання (доїння) створюється вакуум у міжстінковій і піддійковій камерах доїльних стаканів. Внаслідок рівності тисків з обох боків дійкової гуми остання не діє на дійку, а за рахунок різниці тисків з обох боків сфінктера (вакуум під ним і тиск, близький до атмосферного, всередині дійки) він відкривається і молоко витікає з дійки у піддійкову камеру доїльного стакана.

Під час такту стиску (масажу) у міжстінковій камері встановлюється атмосферний тиск, а у піддійковій залишається вакуум. На дійкову гуму діє сила з боку міжстінкової камери, обумовлена різницею тисків, яка сплющує дійкову гуму ї стискає дійку. Дія вакууму на дійку з боку піддійкової камери припиняється внаслідок повного сплющення дійкової гуми і відокремлення дійки від піддійкової камери. Під час такту стиску масажується дійка, поновлюється кровообіг, подразнюються рецепторні зони дійки, що стимулює рефлекс молоковіддачі.

Під час такту відпочинку в обох камерах доїльного стакана встановлюється тиск, близький до атмосферного. Відсутня дія сил як на дійку, так і на дійкову гуму. Дійка відпочиває від вакууму, кровообіг в ній нормалізується.

Досліди щодо визначення діаграми тисків, які виникають у ротовій порожнині теля під час смоктання корови свідчать, що цей процес складається із таких трьох тактів – смоктання, стиску і відпочинку. Тритактний доїльний апарат найбільш наближений до фізіологічного процесу доїння і є найбезпечнішим для здоров’я тварин (навіть в разі тривалої роботи у період відсутності молоковіддачі). Але за конструкцією цей апарат дещо складніший і має меншу пропускну здатність, порівняно з іншими типами доїльних апаратів, а сам процес доїння таким апаратом триває довше.

Найпоширенішим типом доїльних апаратів є двотактний з тактами смоктання і стиску. Таке чергування тактів дає змогу значно спростити конструкцію і підвищити пропускну здатність за рахунок збільшення тривалості такту смоктання у робочому циклі доїння. Основним недоліком даного апарата є підвищена загроза травмування дійки під час „сухого“ доїння.

Доїльні апарати, що працюють за принципом постійного (безпе-ревного) відсмоктування, не використовуються внаслідок шкідливого впливу на здоров’я тварин, оскільки під час доїння за таким режимом різко порушується кровообіг у дійках.

Доїльні апарати, що працюють за принципом попарного доїння, наприклад, доїльні апарати німецьких фірм „Імпульс“ та „Вестфалія“, швецької „Альфа Лаваль“, хоча і складніші за конструкцією, але мають суттєві переваги: пом’якшується механічна дія на вим’я, пом’якшується вакуумний режим, внаслідок одночасного випуску повітря тільки в двох доїльних стаканах, а також проходить часткове розгойдування доїльного апарата, що забезпечує ефективніший масаж не лише дійок, а й вим’я.

Структура і призначення елементів

Доїльні стакани – це своєрідні „руки“ доїльної машини, робочі органи доїльного апарата. Їх будова та принцип дії визначають спосіб машинного доїння і тип доїльного апарата. В цілому ж доїльний апарат як виконавчий механізм доїльної машини має підвісну частину, до складу якої входять колектор та комплекти доїльних стаканів, молочних і вакуумних трубок, молочний і повітряний шланги, з’єднані кільцями, а також ручка, на якій встановлено пульсатор і за допомогою якої апарат під’єднують до повітряного і молочного трубопроводів.

До складу доїльної апаратури може також входити пристрій для зоотехнічного обліку молока .Його вмикають послідовно в лінію молочного шланга. Якщо доїння здійснюють не в загальний молокопровід, а в переносні відра, то ручку підключення не встановлюють, а пульсатор розміщують на кришці відра, з’єднаній повітряним і молочним шлангами з підвісною частиною апарата. Відро шлангом сполучене також із вакуум-проводом.

Незалежно від типу, марки та конструктивних особливостей, основні елементи доїльних апаратів мають чітко визначені функції:

· доїльні стакани – видоюють молоко;

· колектор – розподіляє вакуум у міжстінкові та піддійкові камери доїльних стаканів, збирає від них молоко і спрямовує його в молочний шланг; крім того, за тритактного доїння забезпечує періодичну подачу атмосферного повітря в піддійкові камери доїльних стаканів і, цим самим, створює такт відпочинку;

· пульсатор – перетворює постійний вакуум на пульсуючий, тобто такий, що чергується з атмосферним тиском;

· молочні та повітряні шланги і трубки (комплект) сполучають перелічені вище вузли в єдину систему (доїльний апарат) і, водночас, є магістралями для проходження повітря й молока.

Від маси підвісної частини доїльного апарата залежать: з одного боку, надійність утримання стаканів на дійках (для цього доцільно зменшувати масу підвісної частини); з іншого боку, ступінь наповзання стаканів на дійки (для його зменшення збільшують масу підвісної частини). З цих міркувань маса підвісної частини тритактних доїльних апаратів менша ніж у двотактних.

Пульсатори бувають: пневмомембранні, пневмогравітаційні та електромагнітні. Збудження коливань у пневмомембранних пульсаторах і пневмогравітаційних здійснюється за рахунок потенціальної енергії розрідженого повітря, тому інші види енергії не потрібно підводити до пульсатора. Це є основною їх перевагою. Недоліком таких пульсаторів є нестабільність частоти пульсацій при зміні вакуумметричного тиску. Пневмогравітаційний, крім того, потребує чіткого дотримання вертикального положення. Електромагнітні пульсатори забезпечують стабільну частоту пульсацій, але потребують електричного живлення. Останнє ускладнює конструкцію, підвищує небезпечність обладнання.

Колектори бувають дво-, три- і чотирикамерні. Перші два варіанти забезпечують двотактне доїння, відповідно, з одночасною та попарною роботою доїльних стаканів; чотирикамерний використовується в тритактних та низьковакуумних доїльних апаратах, а також з однокамерними доїльними стаканами.

За схемою відведення молока колектори бувають двох типів: з нижнім (в іноземній літературі має назву конвенційний) та верхнім потоками. У варіанті конвенційного колектора повітряний клапан порушує потік молока в патрубок. Ще більше цей потік порушується в разі несиметричного розміщення молочного патрубка.

В колекторі з верхнім потоком молоко рівномірніше засмоктується крізь центральну трубку і потужніше спрямовується в молочний шланг.

Будова та принцип дії

Замість доїльних апаратів ДА-3М „Волга“ і ДА-2М „Майга“ нині виготовляють уніфікований доїльний апарат АДУ-1, який має низку модифікацій. У цьому апараті збільшено (порівняно з ДА-2М) об’єм камер колектора в 1,5 рази, а також діаметри молочних і повітряних патрубків; використано нову конструкцію доїльного стакана із суцільно металевою гільзою з неіржавіючої сталі та суміщена з молочною трубкою дійкова гума; пульсатор не має регулювання частоти пульсацій. Це значно спрощує обслуговування апарата.

Доїльний апарат АДУ-1 складається з чотирьох доїльних стаканів, колектора, пульсатора, комплекту молочних і вакуумних шлангів та трубок, а також доїльного відра (у разі доїння в переносні відра).

Доїльний стакан складається лише з двох деталей: металевої гільзи з патрубком для повітряної трубки та дійкової гуми з молочною трубкою. У місці надівання на патрубок колектора молочна трубка має потовщення для збільшення міцності та строку служби. На молочній трубці перед дійковою гумою є три кільцеві буртики для періодичного, у міру спрацювання, натягування дійкової гуми. Гарантійний строк служби дійкової гуми – один рік з дня виготовлення, в тому числі 900 год. чистої роботи (доїння). Після спрацювання дійкову гуму замінюють на нову.

Доїльний стакан має дві камери: піддійкову – всередині дійкової гуми та міжстінкову – всередині гільзи навколо дійкової гуми.

Пульсатор АДУ 02.00 (рисунок 6.5) – мембранного типу, з нерегульованою частотою пульсації. Він складається з корпусу, камери керування, гумового кільця, кришки, прокладки, клапана, обойми, мембрани, повітряного фільтра, гайок та кришок.

ris6.5.jpg

ПП – повітряний патрубок; ПЗВ – патрубок змінного вакууму;

ППВ – патрубок постійного вакууму; І_п – камера постійного вакууму;

ІІ_п, ІV_п – камери змінного вакууму; ІІІ_п – камера атмосферного тиску;

1, 10, 15 – гайки; 2, 6 – прокладки; 3 – кришка; 4 – клапан; 5 – обойма;

7 – корпус; 8 – мембрана; 9 – гумове кільце; 11 – дросель; 12, 13 – канали з’єднання камер; 14 – втулка

Рисунок 6.5 – Пульсатор АДУ 02.00 доїльного апарата АДУ-1

основного виконання

На корпусі передбачено патрубки для сполучення з вакуум-проводом і встановлення фільтра (повітряного), а також змінного вакууму, що з’єднується з колектором.

Пульсатор поділено на чотири камери: I_п (постійного вакуумметричного тиску, що сполучається з вакуум-проводом), II_п (змінного тиску – сполучена з колектором), III_п (постійного атмосферного тиску – через фільтр з’єднана з навколишнім середовищем), ІV_п (змінного тиску, яка керує положенням клапанного механізму). Остання за допомогою радіального отвору в камері, гвинтового вертикального каналу, кільцевих канавок та отвору в мембрані сполучена з патрубком і камерою II_п. Пульсатор встановлюють на кришці доїльного відра або на спеціальній рукоятці, за допомогою якої апарат під’єднують до системи трубопроводів.

У колекторі (рисунок 6.6) є дві камери: I_к – змінного і ІІ_к – постійного вакуумметричного тиску. Перша розміщена в розподільнику і сполучена патрубками і трубками з міжстінковими камерами доїльних стаканів, а також шлангом із камерою ІІ_к змінного вакууму пульсатора. Друга знаходиться в прозорому корпусі, постійно з’єднана молочними трубками з піддійковими камерами доїльних стаканів, а молочним шлангом – із відром чи молокопроводом.

ris6.5.jpg

1 – гвинт; 2 – розподільна камера; 3 – корпус; 4 – гумова прокладка;

5 – молочна камера; 6 – клапан; 7– гумова шайба

Рисунок 6.6 – Колектор доїльного апарата АДУ-1 двотактного виконання з камерами змінного (I_к) і постійного вакууму (II_к)

Принцип роботи доїльного апарата АДУ-1 у двотактному варіанті ілюструє рисунок 6.7. Після під’єднання доїльного апарата до вакуум-проводу повітря відсмоктується з доїльного відра 8, молочного шланга 16, камери ІІ_к колектора (клапан колектора перед цим слід підняти) та піддійкових камер 13 доїльних стаканів. Водночас повітря відсмоктується з камери І_п пульсатора. У камері ІV_к пульсатора в цей час тиск атмосферний. Під дією різниці тисків над і під мембраною (у камері І_п – вакуум, у камері ІV_п – атмосферний тиск) вона прогинається вгору і підіймає клапан 4. При цьому камера ІІ_п роз’єднується з камерою ІІІ_п і з’єднується з камерою І_п. Вакуумуються камера ІІ_п пульсатора, патрубок 19, повітряний шланг 9, розподільна камера ІV_к колектора, повітряні трубки 10, міжстінкові камери доїльних стаканів. Отже, у піддійкових 13 і міжстінкових камерах створюється вакуум.

а – такт смоктання; б – такт стиску; І_п, І_к – камери постійного вакууму, відповідно, пульсатора і колектора; II_п, ІV_п, ІV_к – камери змінного вакууму пульсатора і колектора; III_п – камера постійного атмосферного тиску пульсатора;

В – вакуум-провід; 1 – гайка; 2 – прокладка; З – кришки; 4 – клапани;

5 – обойма; 6 – мембрана; 7 – з’єднувальний канал; 8 – доїльне відро;

9, 10 – відповідно шланг і трубка змінного вакууму; 11 – гільза стакана;

12 – вим’я; 13 – піддійкова камера; 14 – молочний патрубок; 15 – фіксатор

клапана; 16, 17 – молочний і вакуумний шланги; 18, 19 – патрубки, відповідно, постійного і змінного вакууму пульсатора

Рисунок 6.7 – Схема роботи уніфікованого доїльного апарата АДУ-1

двотактного виконання

Дійкова гума випрямляється, за рахунок різниці тисків сфінктер дійки відкривається і розпочинається такт смоктання. Під дією вакууму молоко відсмоктується з молочних цистерн дійок, молочною трубкою надходить у камеру колектора, а потім шлангом 16 – у доїльне відро 8. Повітря крізь паз на торцевій частині стержня клапана 18 відсмоктується в камеру І_к і забезпечує інтенсивне відведення молока з колектора в доїльне відро.

Повітря поступово відсмоктується нерегульованим каналом 7 із камери керування IV_п пульсатора. В результаті тиск повітря на мембрану з боку камери IV_п зменшується і під дією атмосферного тиску з камери III_п клапан 4 опускається. При цьому він роз’єднує камери змінного ІІ_п та постійного І_п вакууму і, водночас, сполучає камеру ІІ_п з ІІІ_п атмосферного тиску. Повітря з камери ІІ_п пульсатора шлангом через розподільну камеру IV_к колектора надходить у міжстінкові камери доїльних стаканів. Оскільки в піддійкових камерах 13 підтримується вакуум, а в міжстінковій камері створюється атмосферний тиск, то під дією різниці тисків дійкова гума стискає дійку і закриває її сфінктер. Відбувається такт стиску: дійкова гума масажує дійки. Внаслідок цього прискорюються кровообіг у дійках і припуск молока в молочні цистерни.

Водночас повітря з камери ІІ_п пульсатора каналом 7 надходить до камери керування IV_п. Площа клапана, що перебуває під дією атмосферного тиску з боку камери ІІІ_п значно менша за площу мембрани з боку камери IV_п, тому мембрана прогинається вгору. При цьому переміщується вгору і клапан пульсатора. Він знову роз’єднує камери III_п і II_п, а камеру II_п з’єднує з камерою І_п. Внаслідок цього в міжстінкових камерах стаканів знову створюється такт смоктання нового циклу. Процес доїння повторюється.

Доїльний апарат АДУ-1 тритактного виконання відрізняється складнішою будовою колектора (рисунок 6.8).

а – загальний вид; б – деталі;

1 – кран; 2 – кришка; 3 – шайба; 4 – мембрана; 5 – напрямне сідло; 6 – клапан; 7– корпус; 8 – канал підсмоктування повітря

Рисунок 6.8 – Колектор доїльного апарата АДУ-1 тритактного

виконання

Після під’єднання апарата до вакуумної системи повітря відсмоктується з доїльного відра 5 (рисунок 6.9) молочного шланга 8, камери I_к колектора. Водночас повітря відсмоктується патрубком із камери I_п пульсатора. Доки в камері IV_п пульсатора діє атмосферний тиск, внаслідок різниці тисків (у камері І_п – вакуум, у IV_п – атмосферний тиск) мембрана 3 прогинається вгору і підіймає клапан 1. При цьому камера І_п роз’єднується з камерою ІІІ_п і сполучається з камерою ІІ_п. Вакуум із камери ІІ_п повітряним шлангом 7 через розподільну камеру колектора IV_к і повітряними трубками 11 поширюється у міжстінкові камери доїльних стаканів.

а – в – такти відповідно відпочинку, смоктання і стиску; І_п, І_к – камери

постійного вакууму, відповідно, пульсатора і колектора; ІІ_п, ІV_п,ІІ_к, ІV_к – камери змінного вакууму, відповідно, пульсатора і колектора; ІІІ_п, ІІІ_к – камери

атмосферного тиску, відповідно, пульсатора і колектора; 1, 16 – клапани; 2 – обойма; 3, 10 – мембрани; 4 – канал; 5 – доїльне відро; 6 – повітряний фільтр;

7, 11 – повітряні шланги і трубки; 8 – молочний шланг; 9 – кран вимикання

вакууму; 12 – гільза; 13 – вим’я; 14 – міжстінкова камера; 15 – піддійкова

камера; 17 – молочний патрубок; 18 – молочна трубка

Рисунок 6.9 – Схема роботи доїльного апарата АДУ-1 тритактного

виконання

Різниця тисків з боку камер ІІІ_к та ІV_к колектора призводить до підіймання мембрани. Камери І_к та ІІ_к колектора сполучаються, повітря всмоктується з камери ІІ_к і вакуум створюється у піддійкових камерах доїльних стаканів, тобто в обох камерах піддійкових стаканів створюється вакуум. Дійкова гума випрямляється, сфінктери дійок відкриваються і відбувається такт смоктання.

Молоко відсмоктується з дійок спочатку в колектор, звідки молочним шлангом 8 транспортується в доїльне відро 5 або молокопровід. Одночасно повітря відсмоктується крізь канал 4 з камери керування ІV_п пульсатора. Внаслідок цього тиск повітря на мембрану пульсатора з боку камери ІV_п зменшується. Після досягнення потрібного вакуумметричного тиску в камері ІV_п клапан 1 під дією атмосферного тиску з боку камери ІІІ_п опускається і роз’єднує камери ІІ_п та І_п, водночас сполучивши першу з камерою ІІІ_п атмосферного тиску.

Повітря з камери ІІ_п шлангом надходить у роздільну камеру ІV_к колектора та в міжстінкові камери доїльних стаканів. Спочатку в піддійкових камерах стаканів ще зберігається вакуум. Під дією різниці тисків дійкова гума деформується і виведення молока припиняється. Відбувається такт стиску. Його роль відповідна попередньому варіанту доїльного апарата. Тиск у камерах ІІІ_к і ІV_к зрівнюється. Клапан 16 під дією різниці тисків у камерах ІІ_к і ІІІ_к колектора та власної ваги опускається і перекриває отвір, що з’єднує камери І_к і ІІ_к. Повітря з камери ІІІ_к надходить у камеру ІІ_к, а потім – у піддійкові камери доїльних стаканів. Оскільки у міжстінкових камерах доїльних стаканів також атмосферний тиск, здійснюється такт відпочинку. У цей період молочні цистерни дійок заповнюються новими порціями молока, кровообіг у дійках нормалізується. Процес триває. Повітря з камери ІІ_п пульсатора каналом 4 поступово заповнює камеру ІV_п, внаслідок чого тиск у ній підвищується. Настає момент, коли під дією різниці тисків над і під мембраною вона прогинається вгору, клапан 1 знову роз’єднує камери ІІІ_п і ІІ_п і з’єднує останню з камерою І_п. В камері ІV_к колектора знову створюється вакуум і розподіляється в міжстінкові камери доїльних стаканів. Технологічний цикл повторюється.

Доїльний апарат АДУ-1-09 різниться від попередніх варіантів конструкцією пульсатора, який крім загальновідомої функції перетворення постійного вакууму на змінний забезпечує також мікроколивання тиску в міжстінкових камерах стаканів під час такту смоктання. Ці мікроколивання передаються дійковою гумою на дійки і стимулюють молоковіддачу.

Вібропульсатор складається з двох блоків: низькочастотного і стимулювального, послідовно з’єднаних між собою.

Частота пульсації першого з них 66±6 хв^-1 або 1,1±0,1 Гц, другого – 630±90 хв^-1 або 10,5±1,5 Гц.

Тривалість такту смоктання доїльного апарата АДУ-1-09 73±5 % загального циклу доїння. Робоча величина вакууму рекомендується в межах 48±3 кПа, Від першого блока пульсатора пульсуючий тиск передається на другий блок, який створює мікроколивання.

Доїльний апарат „Нурлат“ призначений для комплектації систем машинного доїння в молокопровід (рисунок 6.10, а) і у відро (рисунок 6.10, б), що мають вакуумметричний тиск 50±1 кПа. Апарат контролює інтенсивність молоковіддачі, і відповідно до цього автоматично регулює рівень вакуумметричного тиску: низького (33 кПа) або високого (50 кПа). Це дозволяє максимально наблизити процес машинного доїння до природного, зменшити захворюваність корів маститом і збільшити молоковіддачу на 20…25%.

а б

а – для доїння в молокопровід (виконання ПАД 00.000); б – для доїння в

доїльне відро (виконання ПАД 00.000-1)

Рисунок 6.10 – Загальний вид доїльного апарату „Нурлат“

Доїльний апарат „Нурлат“ складається з блоку керування (рисунок 6.11), приймача і пульсатора, об’єднаних в один вузол, і підвісної частини – колектора, чотирьох доїльних стаканів, сполучених вакуумними і молочними шлангами. Пульсатор з’єднується з колектором двома шлангами змінного вакууму. Деталі приймача і кришка колектора виготовлені з прозорих матеріалів, що дозволяє операторові візуально спостерігати за процесом доїння.

ris_6.11.jpg

1 – вставка; 2 – корпус; 3 – заглушка; 4 – дренажна трубка; 5 – штуцер;

6 – штуцер дренажної трубки; 7 – корпус; 8 – кожух; 9 – кришка; 10 – скоба;

11 – сильфон; 12, 13 – кришка; 14 – шток; 15 – поплавець; 16 – стакан;

17 – ручка; 18 – скоба; 19 – клямка; 20 – корпус магнітного клапана

Рисунок 6.11 – Загальний вид блоку керування,

приймача і пульсатора

Блок керування призначений для регулювання вакуумметричного тиску, що створюється доїльною установкою залежно від інтенсивності молоковіддачі. Складається з корпусу 2, кришки 9, вставки 1, ручки 17, скоби 18, сильфону 11, заглушки 3 і корпусу магнітного клапана 20. У кришці 9 змонтований клапан, що складається з штока, пружини, двох упорів і сильфону 11. Положення сильфону вказує під час роботи апарату рівень вакууму: під час фази стимуляції і додоювання (рівень низького вакууму) – сильфон повинен бути стислий і повинне бути легке поклацування в пульсаторі; фазу основного доїння (рівень високого вакууму) – сильфон у вільному стані. Блок керування має два режими: низького або високого вакууму. При обох режимах в порожнині блоку створюється вакуум 50 кПа.

Приймач призначений для контролю рівня молоковіддачі, перемикання блоку керування на різні режими доїння, регулювання рівня вакууму в піддійкових камерах доїльних стаканів і автоматичного замикання вакуумної лінії у випадку спадання доїльних стаканів з вимені корови.

Приймач працює в двох режимах: високого і низького вакууму. При обох режимах в порожнині створюється вакуум 50 кПа. Режим низького вакууму відповідає низькій інтенсивності молоковіддачі (до 200 г/хв). Режим високого вакууму відповідає фазі основного доїння (більше 200 г/хв.).

Пульсатор складається з корпусу 22 (рисунок 6.12), основи 3, штока 7, коромисла 2, повзуна 4, пружини 1, мембрани 21, голки 18, правої кришки 15, лівої кришки 5, заглушки 19, ковпачка 20, штуцерів 11 і 13. Пульсатор встановлюється на блок керування.

ris_5.12.jpg

1 – пружина; 2 – коромисло; 3 – основа; 4 – повзун; 5 – ліва кришка; 6 – водило; 7 – шток; 8 – мембрана; 9 – шайба; 10 – вісь; 11 – лівий штуцер; 12 – вісь; 13 – правий штуцер; 14, 16 – шайба; 15 – права кришка; 17 – гайка; 18 – голка; 19 – заглушка; 20 – ковпачок; 21 – мембрана; 22 – корпус; 23 – вісь; А – ліва надмембранна порожнина; Б – ліва підмембранна порожнина; В – права підмембранна порожнина; Г – права надмембранна порожнина

Рисунок 6.12 – Загальний вид пульсатора доїльного апарату „Нурлат“

У початковому положенні шток 7, водило 6, повзун 4 і коромисло 2 знаходяться в крайньому правому положенні. При такому положенні повзун 4 сполучає центральний паз основи 3 з правим пазом. Коромисло 2 сполучає центральний отвір основи 3, сполучений з центральним пазом, з правим отвором, сполученим з правою підмембранною порожниною В. Повітря відсмоктується через центральний отвір в основі 3, що приводить до створення вакууму в правому штуцері 13 і в порожнині В. В цьому положенні лівий отвір і лівий паз в основі 3 знаходяться у відкритому положенні. Лівий штуцер 11 і ліва підмембранна порожнина Б знаходяться під атмосферним тиском. Створений в правій підмемберанній порожнині В вакуум віджимає в ліве положення мембрану 21, яка переміщує в ліве положення шток 7, водило 6 та повзун 4. При цьому в правій надмембранній порожнині Г створюється вакуум, величина якого нижча, ніж в правій підмембранній порожнині В (за рахунок надходження повітря через канал штока 7 з надмембранної порожнини А). При переміщенні штока 7 з правого в ліве положення коромисло 2 залишається в правому положенні до тих пір, поки водило 6 не займе крайнє ліве положення. У момент досягнення штоком 7 крайнього лівого положення водило 6 виходить із зачеплення коромисла 2, яке під впливом пружини 1 приймає крайнє праве положення, тобто відбувається перемикання каналів і отворів в пульсаторі. У такому положенні в лівому штуцері 11 і в лівій підмембранній порожнині Б створюється вакуум, а правий штуцер 13 і порожнина В опиняються під атмосферним тиском, тобто рух всіх частин повторюється, але у зворотному напрямі.

Швидкість перемикання пульсатора (частота пульсацій) залежить від швидкості перетікання повітря з однієї надмембранної порожнини в іншу. Регулювання частоти пульсацій здійснюється зміною прохідного перетину дросельного отвору в порожнистому штоку 7 при обертанні голки 18.

Колектор доїльного апарату „Нурлат“ призначений для розподілу змінного вакууму по пульсаційних камерах доїльних стаканів і збору молока з піддійкових просторів доїльних стаканів в загальну молочно-вакуумну магістраль. Деталі колектора утворюють дві взаємно незв’язані порожнини. Два штуцери розподільника колектора призначено для підключення до пульсатора. Два правих і два лівих штуцери розподільника призначено для підключення колектора до пульсаційних камер доїльних стаканів. Завдяки цьому здійснюється попарне доїння відповідних доль вимені тварини.

Лікувальний пересувний доїльний апарат ЛПДА-1УВЧ складається з серійного доїльного апарату будь-якого типу і медичного апарату УВЧ-66. Для створення електромагнітного поля УВЧ в міжстінкових просторах пластмасових доїльних стаканів встановлені кільцеві пластинчасті електроди, які фідерами сполучені з апаратом УВЧ-66. Доїльний апарат з УВЧ перевозять на модифікованому візку ПДА-1.

Застосування апарату УВЧ дає можливість обробляти дійки і вим’я корови безпосередньо в процесі машинного доїння. Завдяки цьому у корів підвищується середня швидкість молоковіддачі, збільшується повнота видоювання, зменшуються захворювання маститом. Особливо ефективне застосування апарату з профілактичною метою в пологовому відділенні. За одну годину доярка обслуговує 6 корів.

6.1.6 Уніфіковані елементи доїльних машин

До складу доїльних машин крім виконавчих механізмів –доїльних апаратів входять ще й інші уніфіковані елементи, зокрема: вакуумні установки, молокозбірники, лічильники молока, маніпулятори доїння.

Вакуумні установки

Силовим (енергетичним) елементом доїльної машини є вакуумна установка. Вона призначена для створення вакуумметричного тиску (вакууму) в повітряно-молочних лініях, з відповідними параметрами, можливістю їх регулювання, контролю і підтримання незмінними за часом. Саме таке повітряне середовище забезпечує роботу виконавчих елементів доїльних машин (доїльних апаратів), а також транспортування видоєного молока (у доїльне відро чи загальним молокопроводом в молочне відділення).

Двигун (електричний чи внутрішнього згоряння) приводить в дію вакуумний насос, який створює необхідний для роботи доїльного апарата вакуум. За рахунок того, що більшість типів вакуумних насосів відкачують із вакуумної системи повітря порціями, вакуумметричний тиск, який встановлюється в системі, має постійну і змінну складові (пульсації). Для згладжування пульсацій вакууму у систему включають додаткову місткість – вакуумний балон з відкидним шарнірно закріпленим дном.

У розрив вакуум-проводу між вакуумним насосом і балоном вмонтовується діелектрична вставка, яка запобігає ураженню електричним струмом тварин і обслуговуючого персоналу у випадку пошкодження ізоляції в електродвигуні чи електричній мережі.

Для забезпечення у вакуумній системі вакуумметричного тиску певної величини, незалежно від зміни витрати повітря у процесі доїння, зміни технічного стану вакуумного насоса, вакуумного проводу і арматури, використовують вакуумні регулятори. Для контролю вакуумметричного тиску призначені вакуумметри, які встановлюють у машинному відділенні так, щоб їх видно було з робочого місця оператора.

Вакуумні насоси поділяються на поршневі, ротаційні, шестеренні, водокільцеві, діафрагмові, ежекторні .Найчастіше використовуються ротаційні лопатеві насоси. Вони прості за будовою, мають малу металоємність і складаються із статора, всередині якого ексцентрично встановлено ротор. У пазах ротора, виконаних радіально або тангенціально, встановлені лопатки, що утворюють разом із ротором і статором робочі камери. У статорі в зоні збільшення об’єму робочих камер влаштовані впускні, а в зоні зменшення їх об’єму – випускні вікна. До впускних вікон приєднано вакуум-провід, а до випускних – пристрої для зменшення акустичних шумів (глушники).

Основними недоліками ротаційних насосів є підвищення нагрівання під час роботи за рахунок тертя лопаток по статору і торцевих кришках насоса та незначний ресурс внаслідок спрацювання тертям деталей.

Водокільцеві вакуумні насоси мають переваги порівняно з ротаційними: відсутність сухого тертя між ротором і статором, що веде до збільшення ресурсу насоса і виключає необхідність мащення. Ущільнення ротора зі статором у водокільцевому насосі здійснюється за рахунок води, яка під час роботи обертається разом з ротором у вигляді кільця. Ексцентричне розміщення ротора і статора між водяним кільцем і лопатками ротора утворює робочі камери, об’єм яких змінюється залежно від кута повороту ротора. Так, під час мінімальної відстані між ротором і статором об’єм камер зменшується, а під час максимальної – збільшується. У зоні збільшення об’єму робочих камер влаштовують впускні вікна, а в зоні зменшення – випускні.

В процесі роботи насоса частина води із насоса разом з повітрям потрапляє у випускний патрубок, відокремлюється від повітря у по-вітророздільнику і через регулювальний кран знову подається в насос. Циркуляція води сприяє також охолодженню насоса. До недоліків водокільцевих насосів слід віднести можливість замерзання води у холодну пору року.

Поршневі вакуумні насоси не знайшли широкого використання в доїльних установках, в основному, внаслідок складності конструкції (наявність кривошипно-шатунного і клапанного механізмів).

Водокільцеві вакуумні насоси використовують у господарствах, де понад 200 голів худоби. Вони не потребують змащування. Ущільнення між ротором і статором водокільцевого насоса забезпечується водою, яка утворює рухоме водяне кільце.

Глушники вакуумних установок з ротаційно-пластинчастими насосами мають різноманітне конструктивне виконання і забезпечують рівень шуму в межах 70…80 дБ. При цьому, опір руху повітря в них незначний, що не зменшує продуктивності вакуумного насосу.

Зворотний клапан запобігає зворотному обертанню ротора вакуумного насоса при його зупинці, яке спричиняється засмоктуванням повітря крізь вихлопний патрубок. Різка зміна напрямку обертання ротора насоса може привести до поломки текстолітових пластин в ротаційно-пластинчатих насосах, а в водокільцевих – до засмоктування води у вакуум-провід. Деталі зворотного клапана виготовляють з пластмаси і тому він одночасно виконує функцію діелектричної вставки між вакуумним насосом і вакуум-проводом.

Компанія ДеЛаваль (Швеція) виготовляє зворотний клапан у вигляді кришки, шарнірно закріпленої на кінці випускної труби. При роботі вакуумної установки повітря, що виходить з випускної труби, піднімає кришку над трубою і відкриває вихід. У разі зворотного руху повітря при виключенні установки, сили тяжіння кришки та потоку повітря приводять до закриття клапана.

Вакуумний балон призначений:

· для створення запасу робочого середовища (вакууму), який сприяє вирівнюванню коливань вакуумметричного тиску у вакуумній системі доїльної установки;

· виділення і накопичення вологи та бруду з повітря і, завдяки цьому, захисту ротаційно-пластинчастого насоса від передчасного спрацювання;

· збирання та видалення мийної рідини при промиванні вакуум-проводу.

Вакуумний регулятор призначений для встановлення та автоматичного підтримання заданої величини вакуумметричного тиску у вакуум-проводі. Коливання вакуумметричного тиску зумовлюються неоднаковою кількістю одночасно працюючих доїльних апаратів, можливим засмоктуванням повітря при встановленні доїльних стаканів на вим’я корови, тощо.

Вакуумні установки обладнують гравітаційними, пружинними та сервовакуумними регуляторами. Найпоширенішими є гравітаційні вакуумрегулятори. Вони підтримують достатньо стабільний рівень вакуумметричного тиску, прості за конструкцією і в експлуатації.

Кількість повітря, що надходить у вакуум-провід, а отже, і величина вакуумметричного тиску в ньому, залежать від маси вантажу, підвішеного до клапана.

Надійна робота гравітаційного вакуумрегулятора забезпечується вертикальним його розміщенням. Тому вакуумрегулятори цього типу використовуються переважно в стаціонарних установках. В пересувних вакуумних установках, де ускладнено застосування гравітаційних вакуумрегуляторів, використовують пружинні регулятори.

Однією з характеристик вакуумрегулятора є його пропускна здатність, яка повинна бути більшою за продуктивність вакуумного насоса. У випадку меншої пропускної здатності одного вакуумрегулятора за продуктивність вакуумного насоса в установці необхідно використовувати кілька вакуумрегуляторів за умови, що їх сумарна пропускна здатність повинна перевищувати продуктивність насоса.

Деякі закордонні фірми-виробники вакуумних установок в серворегуляторах суміщають регулятор із свистком, який спрацьовує при значному перевищенні вакуумметричного тиску.

Маніпулятори доїння

Для керування режимом доїння в автоматичному режимі служать маніпулятори доїння.

Маніпулятор МД-Ф-1 (рисунок 6.14) полегшує встановлення доїльних стаканів на дійки, забезпечує автоматичне додоювання корів і знімання стаканів з дійок, виводить підвісну частину апарата із зони розміщення вимені корів у станку і підтримує її в неробочому положенні.

ris_6.14.jpg

а – загальний вид; б – принципова схема; 1 – пульсатор; 2 – датчик потоку

молока; 3 – затискач; 4 – перемикач; 5 – стояк доїльного станка;

6 – кронштейн; 7 – пневмоциліндр виведення доїльного апарата;

8 – пневмоциліндр механічного додоювання; 9– колектор; 10 – шарнір

бокового нахилу колектора; 11 – шарнір повздовжнього нахилу колектора;

12 – молочний шланг; 13 – повітряний шланг; 14 – молокопровід;

15 – вакуум-провід

Рисунок 6.14 – Маніпулятор МД-Ф-1

До складу маніпулятора входять:

· підвісна частина (доїльні стакани, з’єднані з трубчастим колектором 9);

· стріла із шарнірами 10 та 11 регулювання відповідно бокового та поздовжнього нахилу колектора, шарнірно змонтована на стояку 5 доїльного станка;

· пневмоциліндри механічного додоювання 8 та виведення доїльної апаратури із станка 7;

· перемикач 4, за допомогою якого пневмоциліндри підключаються до вакуум-магістралі.

Головним же елементом маніпулятора є автомат керування, в основі якого – датчик 2 потоку молока. Автомат керування складається з корпуса 5 (рисунок 6.15), в якому знаходяться поплавок 6 з клапаном 9 та голкою 7. Корпус має один вхідний (зверху, в якому знаходиться клапан 9) і два вихідні 8 та 4 патрубки. Клапан 9 взаємодіє з плунжерним перемикачем 2, а голка регулює відкриття каліброваного отвору патрубка 8. Плунжерний перемикач 2 оснащений головкою 1 для зручного переміщення плунжера і фіксації його скобою 3 в стартовому (верхньому) положенні. Головка має два патрубки: перший шлангом з’єднується з відтягуючою порожниною циліндра 8, а другий через трійник – з відштовхуючою камерою циліндра, а також з циліндром 7.

ris_6.15.jpg

а – стартовий режим; б – початок контролю за доїнням; в – режим зменшення швидкості доїння; г – режим відключення доїльного апарата;

1 – головка; 2 – плунжерний перемикач; 3 – скоба; 4, 8 – патрубки; 5 – корпус;

6 – поплавок; 7 – голка; 9 – клапан; 10 – молочний штуцер; 11 – повітряний отвір; 12 – штуцер постійного вакууму

Рисунок 6.15 – Схема роботи автомата керування маніпулятора

Автомат керування патрубком 10 з’єднують з колектором, а патрубками 8 і 4 – з молокопроводом. Крім того, за допомогою патрубка 12 та перемикача автомат керування підключають до вакуумної магістралі.

Після впускання корів у станки і переддоїльної обробки вимені оператор встановлює перемикач у вертикальне положення. При цьому розрідження передається в праву частину циліндра і підвісна частина апарата піднімається. Оператор однією рукою фіксує головку пневмодатчика у верхньому положенні за допомогою скоби, а другою відтягує доїльні стакани вниз, перекриває їх молочні трубки, підводить під вим’я і встановлює стакани на дійки. Потім переводить вимикач у нижнє положення і підключає циліндр до датчика потоку молока.

Молоко із стаканів через колектор надходить крізь вхідний патрубок у камеру датчика і звідти відсмоктується у молокопровід. При заповненні молоком камери датчика поплавок піднімає головку плунжера, скоба звільняється і під дією власної ваги падає. З цього моменту режим доїння контролює автомат. Більша частина молока через вихідний патрубок у кришці надходить у молокопровід. У верхньому положенні поплавка голка максимально відкриває калібрований отвір для відведення молока.

При зменшенні інтенсивності молоковіддачі до 0,3 кг/хв.. рівень молока в камері датчика знижується і воно продовжує відсмоктуватися тільки крізь калібрований отвір. Коли поплавок з голкою опускаються, отвір каналу штуцера суміщається з каналом штуцера, з’єднаним з силовим вакуум-проводом. При цьому вакуум поширюється в ліву частину пневмоциліндра машинного додоювання. Поршень та шток його переміщуються вправо і відтягують доїльні стакани вниз із зусиллям 52 Н. При зниженні швидкості молоковіддачі до 0,17 кг/хв.. канал штуцера суміщається з отвором штуцера атмосферного тиску. Одночасно опускається клапан, закриває отвір у кришці корпуса, відключаючи колектор від вакуум-проводу. Крізь прорізь у колекторі в піддійкові камери доїльних стаканів надходить атмосферне повітря. Воно через штуцер потрапляє також у ліву половину циліндра додоювання і відтягує стакани, а з правої частини циліндра повітря відсмоктується. Внаслідок цього шток пневмоциліндра додоювання переміщується вліво і піднімає стакани над підлогою, а інший циліндр повертає стрілу з доїльним апаратом і виводить маніпулятор із станка.

6.1.7 Доїльні установки та агрегати

Типи і загальна оцінки

Залежно від технології виробництва молока та способу утримання корів є кілька варіантів організації доїння корів: у стійлах переносними або пересувними апаратами зі збиранням молока у відра чи бідони; у стійлах переносними апаратами зі збиранням молока у молокопроводи; у станках стаціонарних доїльних залів або на доїльних майданчиках; у доїльних станках пересувних доїльних установок на пасовищах і в літніх таборах.

Відповідно до наведених технологічних рішень, доїльні установки класифікують за такими ознаками:

· умовами експлуатації – стаціонарні та пересувні;

· розміщення корів під час доїння – у стійлах і станках доїльних установок;

· характером використання станків під час доїння – нерухомі і рухомі (конвеєрні);

· розміщенням станків – радіальне, паралельне, послідовне (типу „Тандем”), під кутом (типу „Ялинка”);

· способом збирання молока від доїльних апаратів – у відра (бідони) та в молокопровід.

· числом корів у станку – індивідуальні та групові;

Останнім часом провідні закордонні фірми почали виробництво автоматизованих доїльних установок з вільним доступом тварин для доїння (доїльні роботи).

Доїння корів у стійлах застосовують за прив’язаного, стійлово-пасовищного або стійлово-табірного утримання корів. Доїння у стійлах передбачає збирання молока у відра або у молокопровід, яким воно транспортується на первинну обробку і тимчасове зберігання.

Під час доїння у стійлах відсутні операції переміщення тварин до місць доїння, можна краще забезпечити індивідуальний підхід до тварин.Доїння в переносні відра можливе за найпростішого набору технічних засобів, але потребує найбільших затрат праці у зв’язку з потребою ручного переміщення доїльних апаратів вздовж фронту доїння і транспортування молока до молочної.

Доїння у стійлах у молокопровід створює умови поліпшення якості молока і підвищення продуктивності праці за рахунок своєчасної первинної обробки молока і відсутності ручних операцій щодо його транспортування. Проте значна довжина молокопроводів потребує додаткових затрат (матеріальних, трудових) на технічне обслуговування.

Навантаження на одного оператора в разі доїння у переносні відра досягає 16…20 корів, а у молокопровід – до 50 корів.

Технологію доїння в стійлах у переносні відра можна рекомендувати малим фермам (підсобні, фермерські господарства тощо); у молокопровід – за умов потоково-цехової системи виробництва молока.

Доїння у спеціалізованих доїльних залах і на доїльних майданчиках найчастіше застосовують за безприв’язного утримання корів або у варіантах, коли використовують автоматичні прив’язі. Особливість такої технології доїння полягає в тому, що тварини самі заходять безперервним потоком чи групами у рухомі або стаціонарні, групові чи індивідуальні доїльні станки, а оператор із обмеженим переміщенням їх обслуговує.

Доїльні станки обладнані доїльними апаратами, засобами контролю і керування процесом доїння та обслуговування тварин. Оператор під час доїння знаходиться у заглибленні, що забезпечує зручність обслуговування тварин.

Такий варіант забезпечує також скорочення часу проведення технологічних операцій за рахунок механізації та автоматизації, підвищення якості їх виконання в результаті подальшої спеціалізації праці операторів.

Доїльні установки із стаціонарними індивідуальними послідовно розміщеними станками типу „Тандем” передбачають індивідуальне обслуговування корів під час доїння, що знижує вимоги до формування однорідних груп тварин, загрозу їх травмування і захворювання маститом.

У доїльних установках із груповими станками „Ялинка” впускають і випускають тварин у станки групами по 8 корів. Це накладає додаткові вимоги щодо формування однотипних груп корів, але сприяє підвищенню продуктивності праці операторів.

Доїльні установки типу „Ялинка“ відрізняються від установок „Тандем“ лише тим, що вони обладнані двома груповими станками, розташованими по обидва боки траншеї. Корови в станках розташовуються під кутом 30° по осі траншеї, головами від оператора. Станки обладнані вхідними і вихідними дверима, які дозволяють впускати і випускати тварин у станок групами.

Останнім часом все ширше застосування набувають групові станки з розташуванням корів перпендикулярно до осі траншеї „бік до боку”. Це дозволяє ще компактніше розташовувати корів у станках та обслуговувати їх під час доїння ззаду, що зменшує вірогідність травмування оператора твариною.

Групові доїльні станки застосовуються і в доїльних установках типу „Полігон”. Подальше підвищення продуктивності праці оператора може бути досягнуто при застосуванні конвеєрних доїльних установок.

Доїльні установки конвеєрного типу мають рухомі станки. На вході конвеєра можуть бути розміщені зони санітарної обробки вимені. Раціональна організація праці і вузька спеціалізація, а в разі оснащення маніпуляторами доїння – ще й автоматизація процесу, дають змогу досягти максимальної продуктивності праці оператора і різко підвищити коефіцієнт використання технологічного обладнання. Проте, при цьому ускладнюється індивідуальний контроль за тваринами. Крім того, для досягнення високої ефективності потрібно формувати однорідні технологічні групи корів. Тому такий варіант можна рекомендувати для великих молочнотоварних комплексів із потоковою технологією виробництва молока.

Стійлово-пасовищний спосіб утримання корів обумовлює недоцільність перегону тварин на доїння в приміщення чи стаціонарні доїльні зали, оскільки при цьому неминучі значні втрати їх продуктивності. У такому разі тварин доять безпосередньо на пасовищах.

Випасання корів на багаторічних культурних пасовищах передбачає зміну місцезнаходження літнього табору. Здебільшого літній табір важко електрифікувати від електромережі. Ці особливості потребують застосування для доїння корів пересувних доїльних установок з автономним енергозабезпеченням.

Агрегати для доїння корів у стійлах корівників або стаціонарних літніх таборів у переносні відра комплектують магістральним вакуум-проводом із вакуумними кранами для під’єднання доїльних апаратів, вакуумною установкою, доїльними апаратами, пристроєм для миття та дезінфекції доїльних апаратів, двома ручними візками для перевезення молочних фляг, шафою для зберігання запасних частин.

Доїльний агрегат ДАС-2В, УДБ-100 обслуговують три оператори машинного доїння, кожен з яких працює з трьома двотактними апаратами.

Технологічні операції виконують у такій послідовності. Спочатку доставляють доїльні апарати і під’єднують їх до вакуумних кранів. Потім готують вим’я першої корови до доїння, встановлюють доїльні стакани на дійки і переконуються в надійному утриманні їх на дійках. Наприкінці доїння виконують машинне додоювання (не більше 30 с). Для цього однією рукою відтягують підвісну частину доїльного апарата від колектора вниз і вперед, іншою рукою виконують легкий масаж вимені. Потім перекривають вакуум (закривши клапан колектора), відтискують пальцем присосок одного з доїльних стаканів, впускають у нього повітря і плавно знімають стакани з дійок. Такий цикл повторюють із кожною коровою. Між циклами доїння після наповнення доїльного відра 14…15 кг молока його з відра виливають у бідони, заздалегідь встановлені у проході корівника. Бідони з молоком підвішують за ручку на гачок візка і перевозять до молочного відділення.

Установки для доїння корів у стійлах у загальний молокопровід (АДМ-8А та серії „Брацлавчанка”) забезпечують також транспортування видоєного молока в молочне відділення, проведення групового обліку, фільтрації й охолодження його та подачу в резервуари для тимчасового зберігання.

До складу установки входять молоко- і вакуум-проводи, доїльна апаратура, дозатори молока, молокозбірник, фільтр, охолодник, молочний насос, пристрій для циркуляційного промивання та електрообладнання. Комплектується уніфікованою вакуумною установкою УВУ-60/45 (в установках на 200 голів їх дві), доїльними апаратами АДУ-1 та пристроями для зоотехнічного обліку молока УЗМ-1А. Останні встановлюють на ручках доїльних апаратів під час контрольного доїння корів.

Вакуумна магістраль, виготовлена зі сталевих оцинкованих труб, розподіляє робочий вакуум до пульсаторів доїльних апаратів, а також до молокоприймача.

Молокопровід складається зі скляних і поліетиленових труб, з’єднаних між собою молочно-вакуумними кранами та муфтами. Видоєне молоко транспортується у молочне відділення. Дільники розділяють лінію молокопроводу на дві гілки, кожна з яких забезпечує доїння і груповий облік видоєного молока від 50 корів.

Молокоповітряна суміш розділяється в молокозбірнику, який має поплавковий датчик та запобіжну камеру і оснащений молочним насосом і блоком керування.

Фільтр очищає молоко від механічних домішок. Фільтрувальний елемент надівають на спіраль, а відкритий кінець його заправляють всередину спіралі і закріплюють пробкою. До 1987 р. фільтри комплектували елементами багаторазового використання, виготовленими з лавсанової тканини. Нині в установках застосовують нові фільтрувальні елементи одноразового використання – голкопробивне термозакріплене двошарове полотно. У процесі фільтрації молоко проходить два ступені очищення, що значно підвищує його якість. Новий фільтр затримує часточки розміром понад 5…6 мкм, тобто вдвічі дрібніші, ніж лавсановий фільтр. В охолоднику температура молока знижується зустрічним потоком холодної води. Він складається із 34 пластин, стиснутих двома плитами за допомогою болтів і гайок.

Пристрій для промивання подає мийну рідину в доїльні апарати. Цикл промивання молочної лінії здійснюється автоматично за допомогою блока керування, пневмомеханічних вентилів холодної та гарячої води, бачка для мийного реактиву та бака для мийної рідини. Процес промивання проводять відповідно до заданої програми.

Доїльний агрегат АДМ-8А оснащений пневмопружинними пристроями для підіймання ланок молокопроводу у зонах кормових проходів у періоди часу між доїннями. Після вмикання вакуумного насоса мембранні механізми опускають підняту ланку молокопроводу, а в разі вимикання насоса пружини підіймають її.

На відміну від АДМ-8А в доїльних агрегатах „Брацлавчанка” ланки вакуум-провода виконані за тупиковою схемою, а молокопроводи мають постійно підняті ділянки у зонах кормових проходів.

До початку роботи доїльний агрегат знаходиться в положенні „Промивання“ (після попереднього циклу). При цьому дільники молокопроводу в корівнику відкриті (рисунок 6.16); на засувках перемикачів знак „Душ“; шланг підведення молока до охолодника з’єднаний зі шлангом промивання верхньої частини молокозбірника, а шланг від бака автомата промивання – з вихідним кінцем молочного фільтра; кран подачі холодної води в охолодник закритий; рукоятки доїльної апаратури підключені до кранів трубопроводу промивання; покажчик блока керування автомата промивання знаходиться в положенні початку етапу І навпроти знака „S“ на прозорому ковпачку. Після цього закривають вакуумний кран молокоприймача, перевіряють рівень оливи у оливничках вакуумних установок (за потреби – доливають її). Вмикають вакуумну установку і натискають кнопку блока керування автоматом промивання (має засвітитися лампочка). Поступово відкривають вакуумний кран молокозбірника.

ris_6.16.jpg

1 – електроводонагрівач; 2 – чашки промивання; 3 – доїльна апаратура;

4 – бак для мийного розчину; 5 – охолодник; 6 – дозатор молока; 7 – фільтр;

8 – молочний насос; 9 – молокозбірник; 10 – вакуум-насос; 11 – запобіжна

камера; 12, 16 – крани; 13 – дільники; 14 – перемикач молокопроводу;

15 – молокопровід; 17, 18 – вентилі; 19 – водопровід

Рисунок 6.16 – Схема промивання доїльного агрегату

з молокопроводом АДМ-8А

Після споліскування (лампочка на блоці автомата керування промиванням гасне, а покажчик знаходиться в положенні етапу 3) видаляють рештки води з молокопровідних шляхів. Для цього роз’єднують кутник промивного трубопроводу і патрубок перемикача. У патрубок перемикача запускають губку. Прикривають рукою кінець патрубка і, регулюючи швидкість переміщення губки, пропускають її крізь усю гілку молокопроводу. Виконують такі самі операції з другим перемикачем для спорожнення другої гілки молокопроводу.

З’єднують кутники промивного трубопроводу з патрубком перемикача. Спорожнюють дозатори молока підійманням штоків із поплавцем до упору. Закривають вакуумний кран молокозбірника, натискують кнопку на блоці керування молочним насосом і спорожнюють молокозбірник.

Потім перемикають доїльну установку в положення „Доїння“ (рисунок 6.17).

ris_6.17.jpg

1 – кран під’єднання доїльної апаратури; 2 – доїльна апаратура; 3 – кран;

4 – вакуумметр; 5 – роздільники; 6 – перемикач; 7 – молокопровід;

8, 13 – робочий та магістральний вакуум-проводи; 9 – пристрій піднімання

молокопроводу; 10 – вакуумний насос; 11 – вакуумбалон;

12 – вакуумрегулятор; 14 – дозатор молока; 15 – запобіжна камера;

16 – молокозбірник; 17 – молочний насос; 18 – фільтр; 19 – охолодник;

20 – резервуар-охолодник молока

Рисунок 6.17 – Технологічна схема доїльного агрегату АДМ-8А-ІІ

(режим доїння)

Для цього відпускають затискач перемикача режимів, виймають засувку і видаляють губки з її отворів. Встановлюють засувку у перемикачах у положення „Доїння“, знімають шланг подачі молока з бака автомата промивання і встановлюють на молочний резервуар. Від’єднують шланг подачі молока до охолоджувача від шланга промивання верхньої частини молокозбірника, а перехідник шланга промивання заглушують ковпачком. Від’єднують шланг від пневмокрана бака автомата промивання і корпус фільтра. Переставляють шланг відведення молока від дозатора з кутника і трійників, розміщених над кришками дозаторів, на штуцери колекторів подачі молока у молокозбірник. Виймають із корпусу фільтра спіраль і дістають з неї пробку.

Встановлюють фільтрувальний елемент на спіраль, заправляють відкритий кінець всередину спіралі і закріплюють його пробкою. Спіраль із фільтрувальним елементом встановлюють у корпус фільтра і приєднують до нього шланг подачі молока від охолодника. Натискують на кнопку суматорів і встановлюють лічильники в положення „0“. Перекривають дільники молокопроводу в корівнику, повертають гумові шайби і звільняють клапани колекторів доїльних апаратів від фіксації. Повільно відкривають вакуумний кран молокозбірника і кран подачі холодної води в охолодник молока. Знімають доїльну апаратуру з пристрою промивання і переносять її у корівник. Вмикають вакуумну установку і розпочинають доїння.

Доїльний агрегат „Тандем-автомат” УДА-8А з індивідуальними станками дає змогу здійснювати індивідуальний облік молока, транспортувати його в молочне відділення, фільтрувати, охолоджувати і тимчасово зберігати в охолодженому стані.

Такі установки доцільно використовувати на тих фермах, де тварини істотно різняться за продуктивністю і швидкістю молоковіддачі (рисунок 6.18). Розміщення в індивідуальних станках дає змогу враховувати індивідуальні особливості доїння корів, впускати у станок і випускати тварин незалежно від інших, що особливо важливо для племінних ферм. Робочим місцем оператора машинного доїння є траншея глибиною 0,7…0,8 м, що значно поліпшує умови його роботи. На дно траншеї покладено дерев’яну решітку, а з боків розміщено кронштейни, до яких прикріплено оцинкований вакуум-провід.

ris_6.118.jpg

1 – резервуар-охолодник молока; 2 – пластинчастий охолодник;

3 – електроводонагрівач; 4 – термометр; 5 – пульт керування; 6 – силовий

вакуум-провід; 7 – лічильник молока; 8 – маніпулятор доїння;

9 – технологічний вакуум-провід; 10 – молокопровід; 11 – водопровід лінії

підмивання вимені; 12 – розбризкувач; 13 – вакуумний насос;

14 – вакуум-регулятор; 15 – запобіжна камера; 16 – молокозбірник;

17 – вакуумний балон; 18 – молочний насос; 19 – фільтр;

20 – запобіжний клапан

Рисунок 6.18 – Структурно-функціональна схема доїльних

агрегатів УДА-8А „Тандем-автомат” і УДА-16А „Ялинка-автомат”

(режим доїння)

Установка (рисунок 6.19) складається з двох секцій, розміщених вздовж траншеї по чотири індивідуальні станки в кожній. Кожен станок має ворота для впускання і для випускання корови. Відкривають і закривають їх за допомогою важільного механізму з пневматичним приводом.

Система роздавання кормів забезпечує транспортування їх із бункера до годівниць ланцюгово-шайбовим конвеєром та видавання в годівниці за допомогою напівавтоматичних дозаторів. Дозатори діють від пневматичних пульсаторів.

1 – прохід для корів; 2 – вхідні ворота; 3 – доїльний станок; 4 – годівниця;

5 – робоча траншея; 6 – ворота для виходу корови

Рисунок 6.19 – Загальна схема доїльного залу агрегата

УДА-8А „Тандем-автомат“

Уніфікована вакуумна установка УВУ-60/45 працює в режимі 60 м³/год. і забезпечує роботу доїльних апаратів, дозаторів кормороздавача та системи керування дверима доїльного залу, а також транспортування молока, промивання доїльної апаратури і молочного обладнання.

Доїльна апаратура кожного доїльного станка складається з доїльного апарата МД-Ф-1 та лічильника молока УЗМ-1А. У періоди між доїннями апаратуру підвішують на кронштейни, розміщені на стінках траншеї. Скляний молокопровід із патрубками для під’єднання шлангів від лічильників прикріплено до вакуум-проводу. Зверху станків (на висоті 1400 мм) розміщений скляний трубопровід для підведення води і розчинів до промивних головок для стаканів доїльних апаратів. Поряд із водопроводом прокладено металевий оцинкований повітропровід із патрубками для під’єднання шлангів, якими очищене повітря підводиться до пульсаторів. Вздовж осі траншеї над станками проходить металевий оцинкований трубопровід подачі води на розбризкувачі для підмивання вимені.

У молочному відділенні розміщене уніфіковане обладнання молочної лінії (молокозбірник, відцентровий насос, фільтр, пластинчастий охолодник), а також обладнання циркуляційного промивання (працює в автоматичному режимі). Останнє включає бак, дозатор мийних розчинів, блок керування та водонагрівач.

В процесі підготовки доїльної установки до роботи споліскують доїльну апаратуру і систему молокопроводу. Для цього вмикають вакуумні насоси і перевіряють рівень вакууму (47±1 кПа). Кнопкою „Старт“ вмикають автомат промивання (має засвітитися сигнальна лампочка у кнопці). Впевнившись, що у бак автомата промивання надходить гаряча вода, повільно відкривають засувку над запобіжною камерою і молокозбірником. Споліскування виконується автоматично і триває 15 хв. За цей час оператор впускає першу групу корів на переддоїльний майданчик.

Після споліскування (гасне сигнальна лампочка) обладнання перемикають у режим доїння. Для цього перемикач на блоці керування молочним насосом встановлюють в положення „1“ і від’єднують від молочного фільтра перехідник циркуляційного трубопроводу. Виймають напрямний каркас із корпусу фільтра, надівають на нього чистий фільтрувальний елемент і встановлюють його на місце в корпус. Молочний рукав переносять із перехідника (перехідник заглушують ковпачком) до фільтра, а рукав від охолодника з бака автомата промивання кутником приєднують до резервуара для зберігання молока. Відкручують кран подачі води до водонагрівача, встановлюють перемикач шафи керування у положення „Доїння“, вмикають насос подачі холодної води, знімають доїльні стакани з мийних головок, перекривають затискачі на шлангах, що з’єднують молокопровід із лінією промивання.

Автоматизовану доїльну установку УДА-8А обслуговує один оператор. Під час доїння він відчиняє вхідні ворота станків однієї з двох секцій і вхідні ворота переддоїльного майданчика з того самого боку, з якого заходять чотири корови. Після кожної корови зачиняє вхідні ворота відповідного станка, а після четвертої корови – і вхідні ворота переддоїльного майданчика. Почергово готує корів, що знаходяться у станках, до доїння, переводить ручку крана маніпулятора у крайнє ліве положення, підводить доїльні стакани під вим’я і швидко надіває їх на дійки, злегка натискає вниз важіль маніпулятора і перемикає ручку крана маніпулятора у крайнє праве положення. Доїння, додоювання корови, знімання і виведення доїльного апарата з-під вимені корови виконується автоматично.

Далі оператор впускає корів у другу секцію і повторює перелічені операції. Видоєних корів оператор випускає зі станка, відчинивши вихідні ворота. У звільнений станок впускає наступну корову. Так технологічний процес повторюється до завершення доїння групи корів.

Доїльні агрегати з груповими станками типу „Ялинка” призначені для доїння корів на фермах і комплексах з однорідним стадом, транспортування молока в молокоприймальне відділення, первинної його обробки (фільтрування, охолодження) і короткочасного зберігання.

Базовий варіант агрегату такого типу – УДЕ-8А. Обслуговують цю установку два оператори, пропускна здатність – 90 корів за 1 годину. З 1988 р. випускають автоматизований варіант „Ялинка-автомат” УДЕ-16, що відрізняється від базової моделі наявністю нового маніпулятора доїння МД-Ф-1. Кормороздавач поставляють за окремим замовленням.

Агрегат (рисунок 6.20) складається з двох групових станків (кожен на вісім корів), розміщених вздовж траншеї, яка є робочим місцем оператора машинного доїння. Станки оснащені впускними і випускними дверима, а також ступінчастою (ялинкоподібною) огорожею з металевими щитами для відокремлення годівниць та захисту оператора. Доїльний агрегат комплектується двома вакуумними установками УВУ-65/45А, а також доїльними апаратами МД-Ф-1 (по вісім на кожен груповий станок), іншими уніфікованими елементами.

ris_6.20.jpg

І – доїльний зал; ІІ – корівник; ІІІ – котельня; ІV – насосне відділення;

V – мийне відділення; VІ – молочна; VІІ – вигульний майданчик;

1 – доїльні станки; 2 – каналізаційна решітка; 3 і 7 – відповідно вихідні та вхідні ворота; 4 – годівниця; 5- траншея; 6 – східці

Рисунок 6.20 – Схема розміщення обладнання доїльного агрегату

УДА-16 „Ялинка-автомат”

Готують агрегат до доїння аналогічно установці типу „Тандем“, а технологічний процес виконують так. Вмикають вакуумний насос, відчиняють впускні ворота однієї із секцій і впускають групу корів у станок, зачиняють вхідні ворота і вмикають дозатори комбікормів (якщо вони є). Готують першу корову до доїння, підводять маніпулятор під її вим’я й надівають доїльні стакани на дійки. Аналогічні операції виконують і з іншими сімома коровами цього самого станка. Потім впускають корів у груповий станок з іншого боку траншеї і повторюють перелічені операції. Видоєне молоко транспортують молокопроводом у молочне відділення, де його фільтрують, охолоджують і спрямовують у молочний танк. Під час роботи оператор постійно контролює процес доїння. Після того як автоматично вимкнеться маніпулятор доїння він зніме доїльні стакани із вимені останньої корови, відчиняють вихідні ворота станка і випускають видоєних корів. Потім впускають наступну групу корів і далі цикл повторюється.

Групове обслуговування корів знижує затрати праці, а розміщення їх у станках під кутом до поздовжньої осі траншеї зменшує металомісткість і скорочує фронт робіт та довжину молокопроводу.

Доїльні агрегати конвеєрного типу: „Карусель“ – це кільцевий конвеєр-карусель, на платформі якого розміщено доїльні станки; „Юнілактор“ являє собою конвеєр, утворений з’єднаними між собою послідовно доїльними станками розташованими на замкнутому рейковому контурі. В останньому варіанті контур влаштований таким чином, що один оператор може без переходів обслуговувати тварин, виконуючи переддоїльні та заключні операції.

Автоматизований доїльний агрегат УДА-100 „Карусель“. Круговий доїльний зал „Карусель“ (рисунок 6.21) був сконструйований і побудований вперше на молочній фермі Уолкон-Гордон (штат Нью-Джерсі, США). На установках типу „Карусель“ оператори обслуговують станки зсередини або ззовні.

Доїльна установка УДА-100 „Карусель“ з доїльним майданчиком карусельного типу, на якому розміщуються корови і знаходиться доїльне устаткування, призначена для безперервного доїння корів на молочно-товарних фермах і комплексах промислового типу, транспортування видоєного молока в молочне приміщення, фільтрації, охолоджування його і подачі в ємність для зберігання; дозволяє доїти корів в ритмі конвеєра, що створює умови для автоматизації процесу доїння. Оператори, що обслуговують поголів’я знаходяться всередині установки.

ris_6.21.jpg

I – доїльний зал; II – машинне відділення; III – котельна; IV – кімната

відпочинку; V – лабораторія; VI – гардероб і санвузол; VII – кормове

відділення; 1 – доїльний станок; 2 – доїльні апарати; 3 – шафа для запасних

частин; 4 – привід конвеєра; 5 – бак для відвійок; 6 – бак для молока;

7 – сепаратор; 8 – охолодник; 9 – молокоприймальний бак; 10 – пульт

керування; 11 – бак-акумулятор холоду; 12 – холодильна машина;

13 – вакуумний насос; 14 – електроводонагрівач; 15 – паровий котел;

16 – бойлер; 17 – бункер-дозатор комбікормів

Рисунок 6.21 – Схема розміщення обладнання доїльного агрегату

УДА-100 „Карусель” із станками типу „Ялинка”

Якнайкращі умови для застосування установки – на фермах з безприв’язним утриманням тварин. На доїльній установці передбачені наступні технологічні операції: підготовку установки до доїння; підгін корів на переддоїльний майданчик; впуск корів на переддоїльний майданчик; впускання корів на установку УОВ-Ф-1 для автоматичної санобробки вимені за допомогою циліндрових щіток; впускання корови в доїльний верстат конвеєра; здоювання перших струменів молока і надівання доїльного апарату; автоматизоване доїння, додоювання, знімання доїльного апарату після припинення молоковіддачі; вимір молока, надоєного від кожної корови (при контрольних доїннях); транспортування молока в молочне приміщення; фільтрацію молока; охолоджування молока і подачу його в ємність для зберігання; випуск корови з доїльного верстата після закінчення доїння і знімання доїльного апарату; промивання і дезінфекцію доїльної установки.

Доїльна установка являє собою кільцевий конвеєр (внутрішній діаметр – 12 м, зовнішній – 15 м) на платформі якого розміщено 16 доїльних станків. Потужність приводу платформи 4 кВт від мотор-редуктора 4 з безступінчастим варіатором, що забезпечує частоту обертання платформи: один оборот за 6...14 хв. До складу агрегату входять також кормороздавач, маніпулятори доїння, молокопровід, вакуумна установка з повітропроводом, пункт санітарної обробки вимені, системи електропроводів та керування.

Автомат керуванням доїння забезпечує:

· обмивання вимені теплою водою з використанням щіток;

· керування конвеєром за допомогою 6 датчиків;

· зупинку платформи, якщо корова за період її оберту не повністю віддала молоко (маніпулятор доїння не зніме доїльні стакани з дійок), або ж не встигла зайти в станок із санітарного пункту чи зійти з платформи після доїння;

· реєстрацію звільнення платформи коровою;

· вмикання в роботу обладнання (розбризкувача води, щіток, обдування теплим повітрям) санітарної обробки корів;

· закривання воріт санітарного пункту.

Під час доїння агрегат УДА-100 обслуговують оператор і скотар. Відповідно до графіка, скотар підганяє чергову групу корів на переддоїльний майданчик і направляє їх в пункт санобробки доїльного агрегату.

При вході чергової корови в доїльний станок на платформі оператор на пульті керування дозатором встановлює задану норму видачі комбікорму. Потім він піднімає головку пневмодатчика, встановлює її на скобу, а доїльні стакани – на дійки корови і регулює підвісну частину доїльного апарата так, щоб забезпечити однаковий натяг усіх молочних трубок.

У режимі доїння, молоко від доїльних апаратів по двох незалежних кільцевих молокопроводах поступає в молокоприємник, і далі відкачується молочними насосами в ємність для зберігання молока.

Машинне додоювання корів і знімання доїльних стаканів із вимені виконується автоматом без участі оператора. В пункті санобробки обмивання вимені наступної корови почнеться лише після того як відповідний датчик просигналізує про вихід з платформи чергової корови.

Промиванням установки керує система автоматичного промивання, уніфікована з доїльною установкою АДМ-8А. Миючий розчин або вода з бака промивання поступають до технологічної лінії, встановленої на кільцевій платформі, звідки через доїльну апаратуру поступає на два кільцеві молокопроводи і потім в молокоприємник. Для промивання пластинчастий охолоджувач доїльної установки УДА-100А підключається між молочним насосом і баком для промивання. Промивання здійснюється під тиском, що створюється молочним насосом, а вода або миючий розчин поступає до бака промивання, а потім, залежно від програми, в каналізацію або на повторний круг циркуляції. Програма встановлюється на пульті керування.

Закордонне доїльне устаткування

Основними тенденціями розвитку доїльного устаткування за кордоном є підвищення продуктивності праці, збереження здоров’я тварин і повна автоматизація процесу виробництва молока. Вимоги забезпечення високої продуктивності з одночасним скороченням витрат праці зумовили широке використання за кордоном технології виробництва молока за безприв’язного утримання тварин. Доїння при цьому здійснюється в доїльних установках (доїльних залах) типу „Тандем“, „Ялинка“, „Паралель“ і „Карусель“. Доїльні зали „Тандем“, кожен доїльний бокс яких обладнаний входом і виходом для тварин, забезпечують високий рівень індивідуального обслуговування корів. Проте, з урахуванням того, що в даний час на закордонних фермах молочні стада мають прийнятно однаковий рівень за продуктивністю і інших показниках, найбільший попит у споживачів мають групові доїльні установки типу „Ялинка“, „Паралель“ і „Карусель“, оскільки вони відрізняються від установок „Тандем“ не тільки вищою продуктивністю, але і меншою площею, що скорочує радіус робочої зони дояра.

Продуктивність праці при доїнні знаходиться в прямій залежності від величини витрат часу на обслуговування тварин. З урахуванням того, що тривалість доїння тварини залишається практично незмінною величиною, скорочення витрат часу на виконання підготовчих і завершальних операцій доїння є основним шляхом підвищення продуктивності доїльної установки в цілому. Скорочення тимчасових витрат на виконання підготовчих і завершальних операцій доїння забезпечується за рахунок швидкого входу, позиціонування і виходу тварин, використання різних допоміжних пристроїв, автоматизації завершальних операцій доїння і ін.

Для доїння невеликої кількості корів в індивідуальних і фермерських господарствах, компанією Gascoine Melotte LLC випускаються мобільні доїльні установки (рисунок 6.22).

Вони складаються з вакуумного насоса, одного або двох доїльних апаратів з колектором і пульсатором, доїльних відер (одне або два) з неіржавіючої сталі, встановлених на візку.

Один з провідних світових виробників устаткування для молочного тваринництва фірма Westfalia Landtechnik GMBH. Доїльний апарат фірми Вестфалія призначений для видоювання молока і транспортування його в молокопровід.

а б

а – з одним доїльним відром; б – з двома доїльними відрами

Рисунок 6.22 – Загальний вид мобільних доїльних установок

Він укомплектований пульсатором попарного доїння і колектором підвищеного об’єму. Залежно від маркування може контролювати процес доїння, а також вести облік отриманого молока. Починає працювати на фазі низького рівня вакууму, м’яко стимулює початок молоковіддачі корови. Як тільки починає поступати потік молока, апарат перемикається в режим головної фази доїння з нормальним рівнем вакууму і пульсацією.

Застосування роботизованих доїльних установок

В даний час за кордоном активно використовується автоматизована система доїння (АСД), або так званий доїльний робот, що можна розцінювати як новий етап розвитку високих технологій в молочному скотарстві. При розробці доїльних апаратів важливо мати на увазі фізіологію процесу виділення молока. Гарний доїльний апарат повинен максимально спорожняти вим’я, ефективно стимулювати дійки та виключати їхнє ушкодження. Одним із способів вирішення цих завдань є доїння з регулюванням молоковіддачі.

Системи автоматичного доїння підходять для будь-якого селянського господарства зі зростаючим поголів'ям ВРХ, наприклад: один доїльний бокс для 50…70 молочних корів або чотири бокси для 250 корів.

До завдань автоматичної доїльної системи відносять ідентифікацію корови й видачу концентрованого корму, підготовку до доїння, установку доїльних апаратів, доїння та знімання апаратів. Наступними автоматичними функціями є перекачування молока в танк для зберігання, регулювання холодильної установки й промивання доїльної установки. Сучасні доїльні роботи забезпечують індивідуальне, „дружнє“ відношення до тварини, видоювання окремих чвертей вимені. надають можливість повного контролю над виробництвом молока, забезпечують доїння, у відповідності з швидкістю молоковіддачі, автоматичну стимуляцію, доїння і додоювання, реєструють інформацію з кожної корови, включаючи надій, раціон годівлі, стадію лактації. Вони роблять збір показників якості по чвертях вимені. Мова йде про кількість молока, число соматичних кліток, електропровідність й колір. У перші секунди доїння й наприкінці доїння молоковіддача низька й досягає всього кількох сотень грам молока в хвилину. Під час продуктивної фази доїння молоковіддача досягає звичайно 3…6 кг молока за хвилину. Вакуумметричний тиск підтримується на постійному рівні протягом всього процесу доїння. Доїльний апарат адаптований до зміни молоковіддачі протягом процесу доїння й до різних чвертей вимені. Дуже важливими є автоматичний збір даних і менеджмент череди для контролю годівлі, продуктивності й здоров’я корів і аналізу виробничо-економічних даних. Можна одержувати інформацію з кожного доїння й на її підставі коректувати годівлю кожної корови.

У концепції створення доїльного робота Astronaut A3 передбачено вдосконалення всіх систем устаткування, що забезпечують комфортне розміщення тварини в доїльному боксі, надійне визначення місцерозташування дійок вимені, облік його фізіологічних особливостей, контроль якості молока і менеджмент молочного стада.

Відмінними особливостями доїльного боксу нового робота є його велика площа і відсутність технічних пристроїв для позиціонування, завдяки чому тварина може займати довільне положення в боксі. При цьому точне розташування тварини в боксі визначається датчиками, вбудованими в підлогу, яка обладнана м’яким гумовим покриттям. Система апаратного доїння Astronaut А3 фірми „Lely“ (рисунок 6.24) поєднує ультрасучасний дизайн з сучасними технологіями, що забезпечують велику надійність і гнучкість. Результатами є істотні поліпшення – понижені витрати і підвищена продуктивність.

ris_6.24.jpg

Рисунок 6.24 – Загальний вид доїльного робота Astronaut А3

фірми „Lely“

· Ваги Gravitor автоматично зважують корову кожного разу, коли вона відвідує апарат. Безстресове навколишнє середовище дозволяє корові доїтись в оптимальному положенні. Максимальна зручність для корови: просторий бокс, м’яка гумова підлога. Положення корови визначається підлогою Gravitor.

· Обладнана найсучаснішими комунікаціями і системами контролю, такими як технологія CAN, Ethernet-мережа корівника і система самодіагностики. Зручний для користувача сенсорний екран X-link, для швидкого і простого доступу до даних. Регульований екран для ергономічних вимог.

· MQC надає життєво важливу інформацію про якість молока і стан вимені, визначаючи для кожної чверті вимені такі важливі параметри, як колір молока, електропровідність, час доїння, випадки латентного доїння, кількість молока, а також швидкість доїння.

· MQC-C: оперативна система для визначення кількості соматичних кліток по кожній чверті. Можна вирішити, коли і для якої корови потрібно підрахувати кількість кліток.

· Пристрій вимірювання пульсації 4Effect встановлюється поряд з доїльними стаканами, що дає оптимальні результати по установках пульсації для кожної чверті.

· Маніпулятор Astronaut А3 поєднує тривимірні рухи із збільшеною амплітудою, що забезпечує ефективне приєднання доїльних стаканів і до високого, і до низького вимені. Завдяки своїй надійній конструкції, у поєднанні з м’якими пневматичними характеристиками системи, невразливий маніпулятор апарату може витримати всю силу корови, що обрушується на нього.

· Сенсор виявлення дійок TDS: тришарова технологія сканування для швидшого під’єднання і менших рухів маніпулятором. Молочні трубки всередині маніпулятора захищені, а щітки очищення забезпечують відмінне очищення і стимуляцію.

· M4USE: система сепарації молока, легко відокремлює молозиво і аномальне молоко.

· Система керування Т4С для загального контролю за стадом, представлена на простих і добре організованих екранах, включаючи широкі графічні можливості. Її простота дозволяє керувати системою вільно і упевнено.

Модульна конструкція доїльного апарату Astronaut забезпечує високу надійність і може бути адаптована для стада будь-якого розміру, від 40 корів до тисяч корів.

Доїльний апарат використовує передові технології, отримуючи максимальну вигоду з найсучасніших засобів, доступних для простої і надійної передачі даних між різними системами у корівнику, надаючи всю інформацію, через центральну систему керування, яка ефективна та легка в використанні. Якщо комп’ютер з будь-якої причини вийде з ладу, робот продовжить доїння, і всі дані утримуватимуться в банку пам'яті апарату

Доїльний робот Astronaut складається з доїльного боксу з розмірами 4,5х2,5х2,5 м (рисунок 6.25). При вході корови в бокс відбувається її ідентифікація, і комп’ютер визначає: необхідність доїння корови зараз, або негайно випустити її з боксу. Якщо необхідно доїти корову, то в годівницю видається порція 1,5…2,5 кг концентрованого корму.

ris_6.25.jpg

1 – маніпулятор позиціонування тварини; 2 – вхідні ворота; 3 – вихідні

ворота; 4 – автоматична станція кормороздавача; 5 – блок регулювання

переміщення руки; 6 – доїльні стакани; 7 – лазерні датчики;

8 – рука-маніпулятор робота; 9 – ролики обмивання вимені

Рисунок 6.25 – Схема доїльного робота Astronaut

Рух тварини ззаду обмежується спеціальним маніпулятором 1. Приблизно через 10 с після позиціонування корови рука-маніпулятор 8 робота захоплює пристрій 9 для обмивання вимені з двома роликами, покритими бавовняною тканиною, зволоженою водою, і підводить під вим’я тварини. Визначається місце розташування дійок і починається процес їх очищення роликами, що обертаються в різні боки. Після очищення рука робота відводить ролики в спеціальну виїмку, де відбувається їх промивання водою і знезараження дезінфікуючими розчинами.

Рука робота знову підводиться під корову, але вже з доїльним апаратом 6 і за допомогою лазера 7 починається його позиціонування. Для позиціонування як точки відліку служать передні дійки, після закінчення позиціонування робот починає послідовно надягати доїльні стакани на дійки, починаючи із задніх чвертей вимені. При цьому рухома тестова плита передає рух корови за допомогою ультразвукового датчика руці робота, яка повторює рухи корови. При невдалій спробі надіти доїльні стакани робот робить ще дві додаткові спроби. При невдалій третій спробі робот випускає корову, видає звуковий сигнал і повідомлення на дисплей комп’ютера. Перші струмені молока з кожної чверті вимені тварини здоюються і поступають по окремому молокопроводу в спеціальний резервуар. Визначається кількість видоєного молока і його електропровідність. Доїльні стакани знімаються з кожної дійки вимені окремо, у міру припинення з неї молоковіддачі.

Ваш браузер не поддерживает JWPlayer

6.2 Первинна обробка молока

6.2.1 Значення і вимоги до первинної обробки

Молоко – біологічна рідина що є багатофазною полідисперсною сумішшю. Складається з дисперсного середовища – плазми, в якій розчинені мінеральні солі, молочний цукор, колоїдної фази – білків і частин солі і дрібнодисперсної фази – молочного жиру у вигляді кульок, оточених білково-ліпоїдною оболонкою.

Хімічний склад молока не є строго постійним і залежить від виду тварин, породи, віку, періоду лактації, умов годівлі, утримання і інших чинників. Всього в молоці ідентифіковано приблизно 250 хімічних компонентів, зокрема близько 140 різних жирних кислот.

Молоко забезпечує людину великою кількістю білків високої якості. Білки 1 л молока приблизно рівноцінні 150 г м’яса або риби, 5 крупних яєць, 120 г сира чедер або 850 г білого хліба. У молоці містяться білки двох основних видів – казеїн і лактальбумін. Казеїн складає близько 82% загальної кількості білків молока. Лактоза (молочний цукор) – основний вуглевод молока. Молоко є єдиним джерелом лактози в природі. Встановлено, що студенти, яких вигодовували в дитинстві материнським молоком, мали вищі бали на іспитах, ніж їх однолітки, вирощені штучно.

Молочний жир характеризується високим вмістом легких жирних кислот (масляною і капроновою), які легко засвоюються в організмі людини і ссавців. Рослинні жири, в порівнянні з тваринними, містять мало жирних кислот і гірше засвоюються в організмі людини. Молоко відрізняється високим вмістом мінеральних речовин, що знаходяться в оптимальному співвідношенні для всмоктування в кров з травного тракту. Стимулюючий вплив молока на масу і зростання скелетних кісток обумовлений великою кількістю в молоці кальцію і фосфору і їх доступністю. Молоко містить всі відомі вітаміни. До фізичних властивостей молока можна віднести кислотність і рН, щільність, в’язкість, точки замерзання і кипіння. Нормальна величина рН молока при кімнатній температурі складає 6,5…6,7. Реакція молозива кисліша, а рН мастистого молока зазвичай вище і досягає 7,3. У міру збільшення температури рН знижується.

Основним показником дотримання гігієнічних вимог при доїнні корів і зберігання молока є рівень його кислотності, виражений в градусах Тернера (ºТ). Для свіжовидоєного молока він становить 16…18ºТ. Кількісну оцінку кислотності молока здійснюють в лабораторії методом титрування з їдким натрієм. У конічну колбу, ємністю 150...200 мл відміряють піпеткою 10 мл молока, додають 20 мл дистильованої води і три краплі фенолфталеїну (індикатора). Суміш ретельно перемішують і титрують децинормальним розчином їдкого натрію, підливаючи його з бюретки до появи слаборожевого забарвлення, не зникаючого протягом однієї хвилини. Кількість їдкого натрію, виражену в мілілітрах, збільшують на 10. Це служить показником кислотності молока в градусах Тернера. Найбільше значення при переробці і продажі молока викликає розвинута (дійсна) кислотність. Цей показник відображає діяльність бактерій, при якій лактоза розкладається до молочної кислоти. Зазвичай людина говорить, що молоко прокисло, коли його кислотність вище 25°Т.

При підвищенні температури щільність молока знижується, але питома маса залишається постійною, приблизно рівною 1,032 кг/м³. Питома маса – це щільність речовини, що ділиться на щільність води при тій же температурі. Питома щільність використовується для контролю складу концентрованих молочних продуктів (молоко згущене) в процесі виробництва, а також для дослідження проб на наявність доданої в молоко води. В’язкість нормального молока коливається від 1,5 до 2,0 сантипаузи при 20°С. Із збільшенням температури в’язкість молока зростає. У нормі молоко кипить приблизно при 100,5 °С і абсолютному тиску 760 мм рт. ст.

При утворенні молока з організму корови в нього переходять імунні тіла і бактерицидні речовини (лізоцими і лактеніни), що затримують розвиток бактерій в свіжовидоєному молоці. Проміжок часу, при якому молоко не псується, називають бактерицидним періодом. Який залежно від умов може тривати від двох до тридцяти шести годин. Найважливішими чинниками, що впливають на тривалість бактерицидного періоду, є температура молока і кількість мікрофлори, яка потрапила в нього під час виконання операцій доїння, транспортування і тимчасового зберігання.

Основними джерелами забруднення молока під час машинного доїння є забруднене вим’я тварин, неякісно промиті доїльні апарати і молокопроводи, забруднене повітря, яке потрапляє в молокопровідні шляхи доїльної установки, а також недостатньо чисте молочне обладнання та резервуари для транспортування і зберігання молока.

Молоко є не лише цінним харчовим продуктом, але й сприятливим середовищем для розвитку мікрофлори, яка за певних умов може інтенсивно розвиватися, роблячи молоко непридатним для споживання через негативний вплив на здоров’я людей і тварин. Зважаючи на це, первинна обробка молока повинна бути спрямована на продовження бактерицидного періоду.

Якість молока та одержаних з нього в процесі переробки молочних продуктів суттєво залежать від своєчасності первинної обробки молока, яка є заключною ланкою процесу доїння тварин. Оскільки процеси розвитку наявної в молоці мікрофлори протікають постійно і незворотно змінюють його якість, первинна обробка молока повинна проводитись з мінімальним розривом у часі, відносно доїння корів. Оптимальним є варіант, коли первинна обробка молока здійснюється послідовно з доїнням і протягом усього часу доїння.

Отже, в умовах тваринницьких підприємств первинну обробку молока проводять з метою збереження його санітарно-гігієнічних, харчових і технологічних властивостей та доставки до споживача чи переробника у свіжому стані.

Рівень забруднення молока механічними домішками визначають шляхом очищення молока за допомогою фільтрувального паперу з наступним визначенням з використанням мікроскопа кількості включень, що припадає на одиницю площі фільтра.

Жирність молока визначають методом центрифугування його розчину з сірчаною кислотою. Рівень жирності встановлюють візуально за шкалою пробірки-жироміра.

Первинна обробка та переробка молока повинна виконуватись, по можливості, в окремих сухих і добре освітлених приміщеннях, де передбачаються водяне опалення, водопостачання, каналізація і вентиляція. Всі операції обробки і переробки молока підрозділяють на основні і допоміжні.

До основних операцій відносять: біохімічні, теплові і механічні. Біохімічні – закваска, шумування, сквашування, вітамінізація, дозрівання, хімічна обробка й ін.; механічні – очищення, нормалізація, гомогенізація, емульсування, змішування, пресування сирної маси, збивання масла; теплові – пастеризація, підігрівання й охолодження.

Допоміжні операції – прийом, зважування, добір проб і якісна оцінка продукту, транспортування в межах молочної, промивання і стерилізація посуду та жировимірювачів і зберігання молока.

Перелік і послідовність операцій визначають, виходячи з конкретних умов виробництва і поставленої мети.

6.2.2 Очищення молока

Першою операцією в технологічній схемі первинної обробки молока є очищення його від механічних і частково бактеріологічних домішок, для чого молоко пропускають через сітчасті, марлеві і фланелеві фільтри або використовують відцентрові очищувачі.

Для очищення молока на фермах здавна використовуються фільтри-цідилки різних конструкцій.

Їх фільтрувальні елементи повинні відповідати таким вимогам:

· висока гігроскопічність і здатність затримувати домішки дрібних розмірів;

· збереження у рівноважнозабрудненому стані високої волого-провідності;

· порівняно легке відділення накопичених забруднень під час промивання фільтрів;

· мінімальний і стійкий гідравлічний опір;

· висока механічна міцність і стійкість до стирання ниток фільтра при багаторазових вигинах і натягах;

· можлива низька вартість матеріалу для фільтра.

Залежно від виконання, фільтри для молока поділяють на відкриті і закриті. У відкритих молоко проходить крізь фільтрувальну перегородку під впливом гідростатичного тиску, тому вони мають низьку продуктивність і швидко забруднюються. В закритих фільтрах молоко проходить крізь тканину під тиском.

Цідилки відкритого типу використовують при доїнні у переносні відра. Фільтри-цідилки встановлюють на горловинах фляг, молочних танках та інших місткостях.

Очищення молока від механічних домішок проводять відразу після доїння, поки молоко ще тепле. При доїнні у відра молоко фільтрують під час зливу його у фляги. Як фільтрувальні елементи використовують ватні прокладки, марлю, лавсанову тканину, а також фільтри разового користування. Їх недоліком є сильне забруднення. Ватні прокладки міняють через 50...60 літрів відфільтрованого молока. Марля не забезпечує повне очищення молока від дрібних домішок. Кращі результати дає лавсанова тканина або енант, які після використання перуть і дезінфікують.

У молочній промисловості застосовують фільтри з металевою (сита) і тканинною перегородками. Металеві перегородки виготовляють плетеними і штампованими з числом отворів на 1 см² від 25 до 100, розміром від 0,5 до 1,5 мм. Живий перетин перегородок до 50%. Для тканинних перегородок використовують полотно різної щільності, а також енанту і лавсану (на 1 см² – 255 отворів). Найбільш високий ступінь очищення виходить при одночасному використанні металевої сітки і фільтрувальної тканини.

Цідилки застосовують для фільтрації молока, що поступає порціями. Вони дозволяють згладити потік фільтрованого молока. Конусоподібна форма решіт дозволяє збільшувати фільтрувальну поверхню, а також сприяє кращому відділенню забруднень. Нерозчинені забруднення сковзають по стінках решіт в жолобок, звідки видаляються при промиванні або заміні фільтру. Фільтри з тканинною перегородкою мають недоліки: короткочасність безупинної роботи; часті розбирання і збирання фільтрів; вірогідність пориву фільтрувальної тканини; проходження молока через шар механічних домішок; зменшення продуктивності під час роботи (із збільшенням товщини осаду зростає опір і зменшується швидкість фільтрації).

Порівняно з бавовняними фільтрувальними елементами, синтетичні матеріали мають стабільнішу швидкість фільтрування, вищі бактеріологічну чистоту і міцність, легко миються і стерилізуються. Проте, навіть, використання самих досконалих фільтрувальних матеріалів не забезпечує повного очищення молока від механічних, а тим більше бактеріологічних включень. Крім того, поверхня фільтра швидко забруднюється шаром домішок, який спричиняє збільшення кількості бактерій в молоці, яке проходить крізь такий забруднений шар. В разі ж тривалого використання фільтра залишки органічних домішок розкладаються і різко збільшують мікробну флору.

Останнім часом набули поширення одноразові фільтри з голкопробивного паперу. Вони простіші в експлуатації і забезпечують краще очищення.

Значно досконалішим від фільтрування способом очищення молока є відцентрове. В цьому разі молоко очищується не лише від механічних включень, а також від слизу, згустків епітелію і крові, які з’являються в молоці при захворюванні вимені. На відміну від фільтрування, при відцентровому очищенні молоко не розмиває забруднення, які відкладаються у грязьовому просторі очисника.

Для фермських молочних, а також молокопереробних підприємств промисловість виготовляє відцентрові сепаратори-очисники різних типорозмірів за продуктивністю. Вони відзначаються великою пропускною здатністю, надійні в роботі, забезпечують високу якість очищення молока.

Сепаратор-молокоочисник складається з корпусу 5, дна 1, тарілкоутримувача 3, пакету тарілок 4, накидної гайки 7, гумового кільця 2 і вікна 6 для випуску молока (рисунок 6.26).

ris_6.5.jpg

1 – дно; 2 – гумове кільце; 3 – тарілкоутримувач; 4 – пакет тарілок;

5 – корпус; 6 – вікно; 7 – накидна гайка

Рисунок 6.26 – Схема роботи барабана молокоочисника

Працює сепаратор-молокоочисник таким чином. Через відкритий кран молокоприємника молоко поступає в приймальну поплавкову камеру, яка забезпечує постійний напір. Потім молоко через калібрований отвір поступає в центральну трубку барабана сепаратора, в якому осідає велика частина механічних домішок. Далі молоко, проходячи через простір пакета тарілок, додатково очищується і, збираючись в центральній частині барабана, виходить через бічне вікно в корпусі барабана в збірник.

В міжтарілковому просторі барабана сепаратора-молокоочисника умовно можна виділити зону виділення домішок в осад (I) і зону скидання їх в продукт (II) (рисунок 6.27).

Рисунок 6.27 – Рух молока в міжтарілковому просторі

Очевидно, що частинки, які проникають через товщу молока в міжтарілковому просторі і ті, які утрималися на поверхні тарілки, не переміщуючись при цьому у бік загального потоку, потрапляють в зону I. Частинки, що не досягли поверхні вищерозміщеної тарілки або, що не утрималися на ній досягши її, відносяться загальним потоком, потрапляють в зону II, отже ефективність виділення домішок залежить від їх розмірів і відстані між тарілками.

6.2.3 Теплові способи обробки молока

Охолодження молока

Якість молока в значній мірі залежить від тривалості і температури його зберігання. Відомо, що свіжовидоєне молоко містить особливі бактерицидні речовини, які не тільки перешкоджають зростанню бактерій, але і знищують їх. Проте ці бактерицидні речовини дуже нестійкі при високих температурах і легко розпадаються, якщо молоко не піддається негайному охолодженню.

При охолодженні молока ставиться за мету зниження його температури до такого рівня, при якому різко сповільнюється розмноження кислотворних і хвороботворних бактерій і, завдяки цьому, подовжується тривалість зберігання молока.

Так, відомо, що термін зберігання свіжовидоєного молока без його охолодження обмежується 2…3 год.; в охолодженому стані при температурі +10ºС молоко можна зберігати до 24 год., при температурі +4ºС – до 36 год., а в замороженому стані – кілька місяців.

Існує багато способів охолодження молока на тваринницьких фермах. Всі вони мають загальні особливості і діляться на три основні категорії: охолодження при постійній температурі зовнішнього середовища, при змінній температурі зовнішнього середовища та протитечійне охолодження.

Охолодники молока повинні відповідати таким вимогам:

· універсальність щодо можливості охолодження молочних продуктів, які мають різні фізико-механічні властивості;

· виконання заходів протибактеріального забруднення продукту під час охолодження;

· зручність промивання та дезінфекція робочих органів охолодника після закінчення роботи;

· захист продукту від випаровування.

Конструктивні елементи, з якими контактує молоко, повинні бути виконані з матеріалів, що допускаються до контакту з харчовими продуктами; матеріал, з якого виготовлені теплообмінні елементи, мусить мати високу теплопровідність і корозійну стійкість; конструкція охолодника повинна забезпечувати зручність обслуговування і можливість промивання циркуляційним та механічним способами.

Охолодники молока класифікують за такими ознаками:

· за принципом дії: порційні і потокові;

· за характером стикання з оточуючим повітрям: відкриті зрошувальні і закриті проточні;

· за виглядом (формою) робочої поверхні: трубчасті, плоскі, циліндричні і пластинчасті;

· за кількістю секцій: одно- і багатосекційні;

· за способом просування продукту – під тиском або з використанням вакууму, під дією власної маси;

· за напрямом руху теплообммінних середовищ – протитечійні, прямоточні і з перехресним рухом;

· за конструкцією: одно- і багаторядні.

У спрощеному вигляді в господарствах охолоджують молоко у флягах шляхом занурення його у басейн з холодною проточною або непроточною водою. Інколи для зниження температури води в такі басейни додають лід. Охолодження таким способом триває з перемішуванням близько двох годин, без перемішування – три-чотири години. Лід у ванну додають у міру його танення. На кожні 100 л молока при зберіганні протягом 12 год. витрачається 10...12 кг льоду, 18 год. – 30...40 кг і 24 год. – 45...60 кг. Недоліками цього способу є великі витрати на споруду ванн і виробничих приміщень, зберігання і доставка льоду, процес охолодження займає тривалий час.

Досконаліший спосіб – це охолодження молока або вершків за допомогою спеціальних охолодників. З цією метою використовують зрошувальні протитечійні охолодники, пластинчасті охолодники, танки-охолодники молока.

Конструкції зрошувальних охолодників різноманітні. Вони бувають циліндричними, плоскими і пакетними. У свою чергу плоскі зрошувальні охолодники бувають з круглими трубами або з трубами фасонного перетину. По відкритій поверхні апарату зверху стікає молоко, а холодоагент (вода, розсіл) проходить в закритих каналах.

У деяких зрошувальних охолодниках як холодоносій застосовують аміак або фреон. При такому охолодженні в секцію знизу вводять рідкий холодоагент, наприклад, аміак. Охолоджувальні секції в цьому випадку виготовляють з неіржавіючої сталі.

У потокових лініях доїння корів і первинної обробки молока застосовують круглі зрошувальні охолодники, що працюють в закритому потоці під вакуумом. Проте, при однаковій продуктивності з плоскими охолодниками, круглі мають значно більші габаритні розміри, що обмежує їх застосування.

На відміну від циліндричних охолодників, які виготовляють тільки односекційними, одноярусними, плоскі охолодники бувають одно- або двосекційними для охолодження водою і розсолом. Охолодники можуть складатися з декількох паралельно розташованих секцій, на які продукт поступає одночасно із загального жолоба. Секції їх бувають трубчастими або з каналами фасонного перетину. Щоб уникнути розбризкування і забруднення молока пакетні охолодники з обох боків закривають кришками.

На рисунку 6.28 показані плоскі зрошувальні протитечійні охолодники. Молоко проходить через сітку отворів в дні верхнього жолоба 2 і стікає тонкою плівкою по робочій поверхні 3 охолодника, що складається з ряду горизонтальних труб, сполучених колектором 1 у вигляді змійовика, по якому протитечією рухається холодоагент. Далі охолоджене молоко стікає в нижній жолоб 5, звідки через зливний патрубок поступає в молокозбірник.

ris_6.28.jpg

а – двосекційний; б – односекційний; у – схема роботи охолодника;

1 – нижній жолоб; 2 – колектор; 3 – поверхня охолодження;

4 – верхній жолоб; 5 – робоча поверхня секції розсолу;

6 – вхідний патрубок холодоагента

Рисунок 6.28 – Плоскі зрошувальні протитечійні охолодники

Місткістні охолодники є універсальним устаткуванням і служать для збору, охолодження і зберігання молока. Широке застосування вони отримали на фермах, а також на молокопереробних підприємствах малої і середньої потужності.

Молоко в місткостях охолоджується двома способами: безпосередньо киплячим холодоагентом і за допомогою проміжного холодоносія.

Місткості з безпосереднім охолодженням молока випускають з вбудованим або автономним холодильним агрегатом. Автономним холодильним агрегатом, як правило, комплектують ємності великої місткості (1000 л і більше), оскільки в цьому випадку для ефективної роботи агрегату виникає необхідність установки вентиляційного устаткування або рекуператора теплоти.

Місткість з безпосереднім охолодженням молока складається з ванни, в нижній частині якої знаходяться щілинний випарник, мішалки з приводом, відкидні кришки і фреонові трубопроводи. Простір між ванною і корпусом місткості заповнено пінополіуретановою термоізоляцією, щільно прилеглою до стінки місткості. Корпус місткості виготовлений з неметалічного матеріалу. Відкидні кришки і невелика висота місткості забезпечують зручність ручного промивання.

Закриті охолодники бувають двох типів: трубчасті і пластинчасті. Охолодник трубчастого типу складається з подвійних труб, вставлених одна в іншу і поміщених в загальний теплоізольований кожух. Охолоджене молоко рухається по центральній трубі, а холодоносій – протитечією по кільцевому зазору. Охолодники трубчастого типу можуть мати дві секції: охолодження холодною водою і розсолом.

Пластинчастий охолодник оснащений пакетом пластин (рисунок 6.29) та двома плитами. Крізь отвори пластин та плит проходять дві штанги. За допомогою болтів і гайок пластини і плити складають в один пакет. У кожній пластині є по чотири технологічні отвори: два верхніх і два нижніх. Розділова пластина, встановлена всередині пакета, має тільки два верхніх отвори. На пластини наклеєні гумові прокладки, які забезпечують відповідний зазор між пластинами, а також перекривають у кожній пластині ліві або праві отвори. Під час складання пакета ліві і праві частини чергують, що забезпечує утворення двох систем каналів. Кожна із цих систем з’єднується двома отворами пластин зверху і знизу. Пластини мають гофровану форму, що збільшує поверхню теплообміну і забезпечує інтенсивне перемішування молока, яке рухається між пластинами. Холодоагентом є вода, яка подається з водо- або теплоохолодної установки. Основними параметрами, що характеризують пластинчастий охолодник, є тип і число теплообмінних пластин. Розміри, форма і профілі їх поверхонь різноманітні. Охолодники продуктивністю до 1000 л/год. оснащено пластинами з площею поверхні 0,043 м².

ris_6.29.jpg

1 – штуцер; 2 – верхній отвір; 3 –гумові прокладки; 4 – гранична пластина;

5 – гвинт; 6 – натискна плита; 7 – велика гумова прокладка; 8 – нижній отвір; 9 – штанга; 10 – теплообмінна пластина; 11 – стійка

Рисунок 6.29 – Схема охолодника пластинчастого типу

Пластинчастий охолодник спроможний працювати як у протитечійному режимі, так і в паралельних потоках охолоджувальної рідини. Якщо холодоагентом є розсіл, охолоджений до мінусової температури, то для запобігання замерзанню молока застосовують режим односторонніх потоків. Протитечійні охолодники здатні охолоджувати молоко до температури, що на 2…3ºС перевищує температуру рідини-холодоносія.

В даний час в експлуатації знаходиться значна кількість закритих вакуумних охолодників. Закритий вакуумний охолодник продуктивністю 400 л/год. застосовуються для охолодження молока в лінії молокопроводу. Очисник-охолодник ОМ-1 призначений для очищення і поточного охолодження молока. Він складається з відцентрового очисника (рисунок 6.97), пластинчастого водяного охолодника, шлангів для молока та води.

До складу відцентрового очисника входять очисний барабан, пристрій для прийому і відведення молока, механізм приводу. Барабан складається з основи 10, кришки 9, тарілкоутримувача 7, пакета тарілок і напрямного диска 6. Зазор між тарілками – 1 мм. У барабані очисника-охолодника ОМ-1 нової конструкції пакет тарілок замінено на крильчасту вставку.

ris_6.30.jpg

1 – бак для молока; 2 – патрубок; 3 – молочний насос; 4 – шланг; 5 – молочна трубка; 6 – напрямний диск; 7 – тарілкоутримувач; 8 – очисний барабан;

9 – кришка; 10 – основа; 11 – веретено; 12 – пружинна опора;

13, 26 – водопроводи; 14, 15 – патрубки очищеного молока; 16 – пластини;

17 – гумова прокладка; 18 – отвір для штанги; 19 – перехідний отвір;

20 – плита; 21 – трубопровід холодної води; 22 – патрубок охолодженого

молока; 23 – молочний танк; 24 – водяний насос; 25 – ванна

Рисунок 6.30 – Конструктивно-функціональна схема

очисника-охолодника молока ОМ-1

Пристрій для прийому і відведення забезпечує подачу молока в очисний барабан та відведення з нього очищеного молока.

Механізм приводу включає електродвигун, редуктор, вертикальний вал (веретено) 11, горизонтальний вал з фрикційно-відцентровою муфтою, а також пульсатор, за допомогою якого контролюють частоту обертання барабана.

Після вмикання пульсатора натисканням кнопки ведуть відлік: 47…49 поштовхів за хвилину відповідають робочій частоті обертання барабана. Барабан фіксують на веретені гайкою.

Робочий процес очисника-охолодника такий. Вмикають електродвигун приводу й очисний барабан починає набирати обертів. Молоко в очисник подається насосом 3 (рисунок 6.98) на вихідному патрубку якого встановлено спеціальний штуцер, що пропускає 1000 л молока за годину. З приймально-відвідного пристрою молоко надходить у барабан очисника. Крізь центральну молочну трубку 5 і канал тарілкоутримувача 7 молоко потрапляє у простір між пакетом тарілок барабана 8 та кришкою 9.

Під дією відцентрової сили всі домішки видаляються з молока, відкидаються до кришки барабана і прилипають до неї, а молоко під тиском нових порцій вертикальними каналами між тарілкоутримувачем та кришкою барабана піднімається вгору. Під час проходження молока між тарілками відбувається додаткове його очищення від домішок. Домішки сповзають з тарілок і прилипають до стінки кришки барабана. Далі молоко проходить напрямний диск 6 і крізь патрубок 15 спрямовується до охолодника.

В процесі роботи очисника на стінках кришки барабана поступово накопичується шар домішок, зазор між кришкою та барабаном зменшується і процес видалення домішок порушується. Тому через кожні 2,5 год. роботи очисник зупиняють, його барабан розбирають і миють.

Очищене молоко, що надходить до охолодника 16, спочатку заповнює простори через один між пластинами першої його половини (або роздільної пластини) і піднімається вгору. Потім крізь верхній отвір роздільної пластини молоко переходить у другу половину охолодника, заповнює через один простори між пластинами і опускається вниз. Охолоджене молоко виходить із патрубка 22.

Вода в охолодник подається з холодильної установки трубопроводом 21. Вона надходить в інші (не заповнені молоком) простори між пластинами спочатку другої половини охолодника, підіймається вгору, потім крізь верхній отвір роздільної пластини переходить у першу половину охолодника, опускається вниз і виходить з охолодника трубопроводом 13.

Теплообмін між потоками молока і води відбувається в зазорах між пластинами. Зустрічний рух потоків дає змогу максимально знизити температуру молока за тієї самої початкової температури води. Гофрована форма пластин збільшує площу теплообміну, спричиняє перемішування води й молока в потоках і сприяє інтенсивному теплообміну. Кінцева температура молока залежить від початкової температури води.

З розглянутих варіантів найдосконалішими і перспективнішими є пластинчасті охолодники молока, які відзначаються простотою конструкції, високою ефективністю в роботі, універсальністю та легкістю транспортування.

Устаткування для охолодження і зберігання молока

Для охолодження і зберігання молока на тваринницьких фермах і комплексах випускають молочні танки, які у свою чергу підрозділяються на танки-охолодники і танки-термоси.

Танки-охолодники – найбільш досконале технологічне устаткування молочних ферм, що забезпечує глибоке охолодження молока і його зберігання в охолодженому вигляді в умовах ферм. Вони підрозділяються на танки з автономною системою охолодження і безпосереднім охолодженням. Танки-термоси на відміну від танків-охолодників не мають водяних сорочок, що забезпечують циркуляцію охолоджуючої рідини. Вони мають тільки термоізоляцію, що забезпечує зберігання в них охолодженого продукту.

Резервуар ТОМ-2А (рисунок 6.31) призначений для збору, охолодження і зберігання молока на молочнотоварних фермах. Холодильний агрегат ФЕ-12 приводиться в дію від електродвигуна через клинопасову передачу і забезпечує охолодження до 72 т молока на добу при температурі навколишнього повітря до 35°С.

ris_6.31.jpg

1 – корпус; 2 – молочний кран; 3 – кронштейн; 4 – фільтр; 5 – молочний фільтр; 6 – молочна ванна; 7 – датчик температури; 8 – редуктор; 9 – пристрій для визначення температури молока;

10 – мірна лінійка; 11 – пристрій для блокування роботи мішалки; 12 – кожух;

13 – компресорно-конденсаторний блок; 14 – система промивання; 15 – панельний випарник

Рисунок 6.31 – Резервуар для охолодження молока ТОМ-2А

Резервуар складається з місткості і вбудованого холодильного агрегату. Місткість включає корпус 1, молочну ванну 6, систему промивання 14, редуктор 8 з мішалкою, кожух 12, мірну лінійку 10, молочний фільтр 5, молочний кран 2, пристрій 11 для блокування мішалки, пристрій 9 для визначення температури молока. Холодильний агрегат включає випарник 15, компресорно-конденсатний блок 13. Місткість і холодильний агрегат змонтовані на загальній рамі. У корпусі резервуару встановлені молочна ванна 6 з кришками, система промивання 10 і погружний панельний випарник 15.

Молоко поступає на охолодження через молочний фільтр 5 в молочну ванну 6. Залита через водяний фільтр 4 в корпус резервуару, вода охолоджується за рахунок зіткнення з льодом, намороженим на панелях випарника 15 і далі водяним насосом через розподільник подається в жолоби в молочній ванні 6 і омиває стінки і днище молочної ванни, охолоджуючи молоко і, при цьому, нагріваючись, знов поступає в корпус 1 для охолодження. Робота установки передбачена в ручному і автоматичному режимах. В автоматичному режимі поворотом рукоятки на пульті керування встановлюють необхідний технологічний режим роботи резервуару-охолодника: вимкнення; випробування роботи; наморожування льоду на панелях випарника; охолодження молока до необхідної температури.

Резервуар типу HCAN (рисунок 6.32) фірми „Alfa-Laval“ (Швеція) призначений для охолодження і зберігання молока на фермах. Це місткість з неіржавіючої сталі. Має низькошвидкісну мішалку, яка швидко перемішує молоко при всіх рівнях заповнення без підзбивання молочного жиру. Внизу на штоку мішалки вбудовані сопла для промивання резервуару.

Двигун мішалки оснащений спеціальним герметичним з’єднанням шланга з штоком мішалки. Герметичний зливний клапан виконаний з неіржавіючої сталі. Електронне керування вмикає в роботу електронний термостат, реле часу, захист для двигунів компресора і мішалки. Пульт промивання складається з шафи керування і мийного агрегату в комплекті з насосом для мийного розчину і арматурою, вмонтовується на резервуарі або окремо на стенді.

ris_6.32.jpg

1, 4 – горловини для заливання молока; 2 – двигун мішалки; 3 – вентиляційний отвір; 5 – кришка; 6 – блок керування; 7 – насос для подачі мийного розчину; 8 – зливний клапан;

9 – опори, регульовані по висоті; 10 – пристрій для промивання резервуару; 11 – мішалка;

12 – холодильний агрегат

Рисунок 6.32 – Резервуар для молока типу HCAN фірми „Alfa-Laval“

Основні системи, використовувані на молочних фермах для охолодження молока, це системи з безпосереднім охолодженням і системи з теплоакумуляцією. Системи з безпосереднім охолодженням включають холодильний агрегат, що забезпечує подачу холодоагенту, який відбирає тепло у молока, що знаходиться в молокоохолоднику відповідного об’єму.

Зараз танки-охолодники молока безпосереднього охолодження закордонних фірм-виробників знайшли широке застосування на тваринницьких фермах України. Ці танки-охолодники молока прості і мають раціональне конструктивне виконання: у стінку такого танка- охолодника молока вмонтований фреоновий випарник, за допомогою якого здійснюється охолодження молока, що поступило в танк. Крім того, такі танки-охолодники молока комплектують перемішуючими пристроями і системою автоматичного промивання. З погляду якості виготовлення цього устаткування – це дійсно гарні машини. Простота, надійність, зручність в експлуатації даних танків-охолодників молока – це все добре, але – для минулого століття, оскільки ряд особливостей, властивих танкам охолодникам молока, не дозволяє виконувати вимоги нових стандартів якості сирого молока.

Головна особливість – це час охолодження молока. При заповненні цих танків-охолодників молока на 50% їх корисного об’єму, „швидкість“ охолодження складає від 2 до 3-х годин. За цей час в наших умовах бактерійна обсименінність зростає в тисячі разів. Таке охолодження не дозволяє миттєво зупинити зростання мікрофлори (зокрема несприятливої), збільшення вмісту токсинів, що виділяються шкідливими мікроорганізмами і виключити вплив цих чинників на якість молока. Це у свою чергу впливає на сортність, а значить і на вартість молока.

При безпосередньому охолодженні не можна повністю виключити ризик підмерзання молока в зоні випарника. Підмерзання руйнує білкові і жирові структури молока. Ще один недолік – оскільки молоко поступає в танк-охолодник з температурою біля 30°С, то неможливо без втрати якості змішувати молоко від різних доїнь, оскільки збільшується його кислотність.

Тільки „миттєве“ охолодження молока дозволяє отримувати молоко вищого сорту при забезпеченні нормальних умов доїння в молокопровід і його якісного промивання.

„Миттєво“ – це від декількох секунд до декількох хвилин, порівняно з 2...3-ма годинами при безпосередньому охолодженні.

Такий результат можливий при охолодженні молока в протититечійному теплообміннику з великою площею теплообміну. Миттєвий спосіб охолодження дозволяє подавати молоко в танк-термос з температурою +4°С, тому дозволяє змішувати молоко від різних доїнь.

Компанія РІФІНГ випускає установку миттєвого охолодження „Потік“. У період між прийомами молока (наприклад, між доїннями) в ємності генератора крижаної води (рисунок 6.33), установки охолодження молока, на трубках випарника холодильної машини накопичується лід.

Рисунок 6.33 – Схема роботи установки миттєвого

охолодження „Потік“

Під час прийому молока вода безперервно прокачується насосом по кругу через теплообмінник установки охолодження молока, де, охолоджуючись, молоко віддає своє тепло воді. Далі по замкненому кругу вода поступає в ємність з льодом, де лід тане, і вода знову охолоджується. Молоко з молокопроводу поступає в приймальну ємність установки охолодження молока. Звідти насос перекачує молоко через щілинний фільтр в теплообмінник. У теплообміннику зустрічним потоком крижаної води омиваються зовнішні поверхні плоских спіральних каналів, по яких прокачується молоко. Охолодження молока в теплообміннику установки з температури +35°С до температури +4°С відбувається всього за 8…12 с. (час проходження молока через теплообмінник). Далі очищене від сторонніх домішок і охолоджене до необхідної температури молоко з установки охолодження поступає на зберігання. Після закінчення прийому молока в генераторі крижаної води знов починає накопичуватися лід і цикл замикається.

Основні характеристики установки охолодження „Потік“:

· температура молока при прийманні +35°С;

· охолодження молока в потоці, час охолодження 8…12 с;

· температура молока на виході з теплообмінника установки охолодження молока +4±2°С;

· продуктивність установки охолодження молока по прийому молока 1800, 2700 і 3600 л/год.;

· об’єм молока, що приймається установкою, за одне доїння від 1500 до 6000 л;

· ступінь фільтрації установки 50 мкм;

· трубки випарника генератора крижаної води виготовлені з неіржавіючої сталі;

· режим роботи установки – автоматичний, цілодобовий.

Системи з теплоакумуляцією використовують холодильний агрегат, холодоносій, який зберігається в теплоакумулюючому танку. Холодоносій використовують для охолодження молока за допомогою теплообмінника, перед надходженням молока в молокоохолодник. В молокоохолодник молоко поступає з температурою не вище 4ºС.

Для охолодження молока в потоці випускаються пластинчасті охолодники, льодоакумулятори і горизонтальні танки-охолодники ємністю 1,5...30 т закритого типу з неіржавіючої сталі з теплоізоляцією, мішалкою, сходами, системою автоматичного промивання, холодильним агрегатом і щитом керування.

У західноєвропейських країнах фермер давно вже використовує системи охолодження молока в потоці. Такі системи складаються з трьох основних вузлів: установки для наморожування льоду, теплообмінника і танка-термоса для збору і зберігання молока, охолодженого до температури 4^оС. Ці системи є найефективнішими. Проте, вартість такого комплекту значно вище за традиційні системи з випарниками безпосередньої дії.

У цьому плані, найбільшу зацікавленість можуть заслуговувати танки-охолодники молока з акумуляцією льоду безпосередньо в корпусі самого танка. Такий тип танків на заході називають IceBank (танк з накопичувачем льоду). Ідея охолодження молока з використанням накопиченого льоду має ряд позитивних моментів.

По-перше, повністю виключається ризик замерзання молока. Акумуляція льоду відбувається заздалегідь, до надходження молока в танк, тому такі системи актуальні в районах, де вже існує різниця в тарифах на електроенергію в нічний і денний час.

Швидкість охолодження молока при зрошуванні ємності з молоком водою з температурою 0…1ºС, значно вище, ніж в системах з випарниками безпосередньої дії.

Компресорно-конденсаторний агрегат в системах з акумуляцією льоду працює в стабільнішому режимі в порівнянні з системами безпосередньої дії. При акумуляції льоду різниця температур на початку циклу охолодження і в кінці складає не більше 6ºС, а в традиційних системах досягає 34ºС. При цьому пікові навантаження, що впливають на компресор, знижені до мінімуму і, як наслідок, значно збільшується термін служби компресорно-конденсаторного агрегату.

Ще один дуже важливий позитивний момент полягає в тому, що накопичений холод можна використовувати не тільки для охолодження внутрішньої ємності з молоком, але і для підключення зовнішнього теплообмінника для первинного охолодження молока. При цьому молоко, поступаючи в танк, матиме температуру +6...8ºС, що повністю виключить проблему змішування холодного і теплого молока. В цьому випадку не потрібна витрата чистої питної води, оскільки система є замкнутою.

Молокоохолодник є місткістю з харчової неіржавіючої сталі, всередині якої знаходиться випарник з максимальною тепловіддачею. Теплоізоляція виконана з екологічно безпечного пінополіуретану.

Танки-охолодники призначені для збору, охолодження і зберігання молока в молочному блоці комплексу. Термоізоляція танка-охолодника забезпечує збереження температури молока при непрацюючих компресорах (максимальне підвищення температури – 10ºС за добу). Танки оснащені пультом керування з дисплеєм: постійна індикація реального часу, температури молока, аварійна індикація, включаючи відсутність мийних засобів і низьку температуру води, пам’ять на 5 циклів.

Вони оснащені автоматичною системою промивання з розпилюванням води, не пов’язаною з роботою мішалки, а також автодозування мийних засобів. Вбудований пускозахисний автомат захищає від перепадів напруги і контролює фази з автоматичним зворотним ввімкненням. Танки захищені від утворення льоду, оскільки передбачена затримка охолодження під час першого доїння. Охолодження відбувається за рахунок випаровування холодоагента в інтегрованому теплообміннику. Альтернативний принцип охолодження: за допомогою крижаної води від льодогенератора через спеціальний інтегрований теплообмінник.

З метою економії площі приміщення трубки для підключення холодильного агрегату виведені зверху. Блок керування з електронним термостатом і керуванням мішалкою включає функцію запізнювання ввімкнення холодильного агрегату для першого доїння.

Всі налагоджування вводяться через кнопки панелі блоку керування, додатковий комп’ютер для введення не потрібний. Програма промивання з ПГМ-таймером забезпечує легке використання, налаштоване на індивідуальні потреби кожного окремого господарства.

Пастеризація молока

Пастеризація молока – це найрадикальніший спосіб обробки. При цьому досягається знезараження, тобто знищення шкідливих мікроорганізмів без зміни смаку, запаху, консистенції і кольору молока.

Зооінженерні вимоги до пастеризаторів молока. До апаратів, для пастеризації молока і молочних продуктів висувають наступні вимоги:

· забезпечення повного знищення мікробів всіх форм;

· універсальність відносно можливості обробки різних продуктів;

· робота апарату не повинна погіршувати імунобіологічні, фізіологічні і хімічні властивості продуктів;

· висока продуктивність при малій витраті пари;

· простота пристрою і надійність в експлуатації;

· робочі органи апарату, що контактують з продуктом, повинні бути стійкими проти корозійних дій продукту і мийних рідин;

· відсутність втрат молочних продуктів при пастеризації.

Залежно від принципу знезараження можливі різні варіанти обробки молока:

· теплова пастеризація шляхом дії високої температури;

· ультрафіолетове опромінювання;

· інфрачервоне опромінювання;

· високочастотною вібрацією тощо.

В сільськогосподарських підприємствах використовуються теплові варіанти пастеризації молока. Розрізняють три режими теплової пастеризації за температурою і тривалістю нагрівання: тривалий, короткий і миттєвий.

При тривалій пастеризації температуру молока доводять до 63…65ºС і витримують за такої температури протягом 30 хв.; в разі короткочасної нагрівають до 71…76ºС й витримують 20…30 хв., а при миттєвій – нагрівають до 85…90ºС без витримки при цій температурі.

Апарати для пастеризації молока розрізняють за такими ознаками:

· за принципом дії: порційні і потокові;

· за конструктивними особливостями: ванни, з витискними барабанами, трубчасті, пластинчасті;

· за видом теплоносія: водяні, парові, електричні.

Для тривалої пастеризації використовують нагрівні ванни, які мають різну місткість. Короткочасну пастеризацію проводять у потокових парових пастеризаторах. У сільському господарстві миттєвий режим пастеризації майже не використовують через складність керування технологічним процесом.

Ефективність пастеризації визначається відношенням кількості втрачених мікроорганізмів до їх вихідної кількості. У сучасних пастеризаторах вона становить 99,99 %.

Пастеризатор молока ОПД-ІМ (рисунок 6.111) призначений для миттєвої тонкошарової пастеризації молока.

ris_6.34.jpg

1 – основа; 2 – молокоприємник; 3 – поплавок; 4 – молочна труба;

5 – пропускна труба; 6– патрубок підведення пари, 7 – переливна труба,

8 – триходовий кран, 9 – труба для відведення молока, 10 – паропровід,

11 – гвинт, 12 – струбцина, 13 – лопаті, 14 – труба для відведення пари,

15 – корпус парової сорочки, 16 – запобіжний клапан, 17 – повітряний

клапан, 18 – теплова ізоляція, 19 – краплинні кільця, 20 – електродвигун,

21 – клинопасова передача, 22 – патрубок для відведення конденсату,

23 – нижній збірник конденсату, 24 – ванна, 25 – зливний кран,

26 –дистанційний термометр

Рисунок 6.34 Пастеризатор молока ОПД-1М

У паровому пастеризаторі з двостороннім обігрівом пара низького тиску подається в простір парової сорочки і порожнину витискного барабана. Вона віддає своє тепло молоку, що проходить із заливної лійки через зазор між робочими поверхнями пастеризатора. Нагріте молоко, піднімаючись в зазорі, попадає під дію лопатей кришки барабана і по трубі для відведення молока нагнітається для подальшої обробки. Привід барабана пастеризатора змонтований на основі 1 станини і складається з електродвигуна 20, клинопасової передачі 21, вертикального вала зі шківом і траверсою. Ванна 24 і корпус парової сорочки 15 закріплені на опорі станини. Для ущільнення з’єднань використані гумові прокладки. З боку парової сорочки на ванні передбачені краплинні кільця 19 для відведення конденсату. Кришка пастеризатора кріпиться до ванни струбцинами.

Парова сорочка має два патрубки. Верхній служить для приєднання запобіжного клапана 16, нижній – для підведення пари. Дно парової сорочки оснащено патрубком відводу конденсату 22. Зазор між стінками ванни і барабаном регулюється зміною довжини втулки на вертикальному валу. На вихідному молочному патрубку встановлений дистанційний термометр 26 з термобалоном, вставленим на кінці патрубка. До патрубка приварена трубка, до якої приєднаний триходовий кран, що служить для зміни напряму руху молока 8. На вхідному патрубку ванни знаходиться прийомна лійка 2 з поплавковим пристроєм, що забезпечує рівномірне надходження молока в пастеризатор.

Продуктивність пастеризатора регулюють змінними вставками в лійці. В центрі кришки пастеризатора є втулка із сальником, до якої входить штуцер барабана. До втулки за допомогою трійника кріпиться паропровід 10 подачі пари в порожнину барабана.

Конденсат з барабана відводиться по парубку, приєднаного до трійника, що входить через штуцер у порожнину барабана. При обертанні барабана створюється напір і конденсат відводиться по патрубку для відведення конденсату.

Пастеризатор стерилізують перед роботою дезінфікуючим розчином і промивають протягом 25 хв. гарячою водою 93^ºС, що подається в прийомну лійку. Триходовий кран ставлять на циркуляційний режим і пускають пару, відкриваючи вентиль паропроводу. З появою води зі зливальної трубки, що веде в лійку, припиняють подачу води. Після стерилізації воду зливають, попередньо відключивши пару. Включивши електродвигун, подають молоко і тільки після появи молока із зливальної трубки в режимі циркуляції впускають пару, щоб не відбувалося підгоряння молока в пастеризаторі. По досягненні температури пастеризації перемикають триходовий вентиль на вихід молока і збільшують подачу пари, доводячи тиск у паровій сорочці апарата до 130 кПа. По закінченні роботи припиняють подачу пари, зупиняють двигун і зливають залишок молока. Вмикають електродвигун і промивають пастеризатор холодною водою без подачі пари до появи з вивідної трубки чистої води. Залишок води зливають і, заливаючи 2% содовий розчин, промивають пастеризатор у циркуляційному режимі з подачею пари. Промивання триває 20 хв. при температурі розчину 65...70^ºС (регулюють температуру подачею пари). Після промивання розчин зливають і прополіскують апарат холодною водою з подачею пари в його парову сорочку.

Вимикають пару, вимикають двигун, зливають воду через кран лійки і після остигання розбирають апарат для ретельного промивання і просушування.

Перед пуском пастеризатора необхідно переконатись в рухливості запобіжного клапана, надійності кріплення барабана на веретені і щільно затягнути струбцини кріплення кришки. Затягування струбцин перевіряють особливо ретельно. У з’єднаннях труб не повинно бути пропуску пари. Вагу клапана не можна збільшувати, він розрахований на роботу при тиску 140 кПа.

Одним з простих видів апаратів для нагрівання і пастеризації молока є ванни тривалої пастеризації.

Нагрівання молока у ваннах тривалої пастеризації здійснюється гарячою водою, що підігрівається парою безпосередньо в сорочці, а охолодження – крижаною водою, що проходить через сорочку.

Ванна тривалої пастеризації складається з вертикального циліндричного резервуару (рисунок 6.35) виготовленого з неіржавіючої сталі і вмонтованого в двостінний зовнішній корпус, повітряний прошарок якого виконує роль термоізоляції. Міжстінковий простір між молочним резервуаром і корпусом служить водяною сорочкою.

ris_6.35.jpg

Рисунок 6.35 Ванна тривалої пастеризації

Для подачі в неї пари під днищем внутрішнього резервуару розміщений паровий колектор (барботер). Спорожнення міжстінкового простору здійснюється через вентиль, а зливання охолоджуючої води– через трубу. В процесі нагрівання, охолодження і зберігання молоко перемішується пропелерною мішалкою. Зливання його з ванни здійснюється за допомогою крана. Мішалка має привід, що складається з електродвигуна і фрикційної передачі, закріплених в загальній плиті. Температура продукту контролюється по термометру.

Ванна обладнана кришкою і трьома опорами. Ванну встановлюють в горизонтальному положенні по рівню шляхом обертання регулювальних болтів в опорах ванни. Працює ванна тривалої пастеризації таким чином: пара через колектор (барботер) поступає у воду, що заповнює міжстінковий простір, і нагріває її до температури до 96°С. Конденсат пари змішується з водою, надлишки якої зливаються через переливну трубу.

Гаряча вода через стінку внутрішнього резервуару нагріває молоко. Після досягнення заданої температури паровий вентиль частково прикривають і витримують молоко при температурі пастеризації. Потім паровий вентиль повністю закривають і відкривають вентиль холодної води, яка поступово витісняє з міжстінкового простору гарячу воду і охолоджує молоко. Після завершення технологічного циклу молоко з ванни зливають, а внутрішній резервуар ванни і всі деталі, що контактують з молоком, промивають мийним розчином і прополіскують теплою водою.

Витрата пари на пастеризацію 1000 кг молока у ваннах тривалої пастеризації складає 100...140 кг, що в 4,5...5 разів більше, ніж в сучасних пластинчастих установках. Останнє свідчить про низьку економічність ванн тривалої пастеризації і пояснюється тим, що тепло, витрачене на попереднє нагрівання води в сорочці ванни, використовується нераціонально. Крім того, у ваннах тривалої пастеризації неможлива рекуперація тепла, яка широко використовується в пластинчастих апаратах.

Установки ОПФ-1 і ОПУ-ЗМ призначені для первинної обробки молока: очищення, пастеризації, охолодження.

Автоматизована пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка ОПФ-1 приведена на рисунку 6.36.

З молокозбірника молоко самопливом чи примусово подається в зрівнювальний бак. Рівень молока повинен бути не менше ніж 300 мм, щоб уникнути підсмоктування повітря в молочний насос. Насосом 4 молоко подається в секцію 1 пластинчастого апарата (секцію рекуперації), де воно нагрівається за рахунок теплообміну з гарячим молоком, що йде від секції пастеризації через витримувач 5.

ris_6.36.jpg

ris_6.361.jpg – молоко; ris_6.362.jpg – гаряча вода; ris_6.363.jpg – холодна вода; ris_6.364.jpg – крижана вода

1 – пластинчастий апарат; 2 – сепаратор-молокоочисник; 3 – відцентровий

насос; 4 – зрівнювальний бак; 5 – витримувач; 6 – паровий регулюючий клапан; 7 – насос гарячої води; 8 – бойлер; 9 – інжектор; 10 – пропускний електромагнітний клапан; 11 – пульт керування.

І – секція першої рекуперації ; ІІ – секція другої рекуперації; ІІІ – секція пастеризації; ІV– секція водяного охолодження; V– секція розсольного охолодження

Рисунок 6.36 – Схема роботи охолоджувально-пастеризаційної

установки ОПФ-1

Нагріте до 37…40°С молоко виходить із секції рекуперації в сепаратор-молокоочисник 2, а звідти подається в другу секцію рекуперації 11, де відбувається додатковий підігрів пастеризованим молоком, що пройшло попередньо теплообмін у секції II. Молоко попадає в секцію III пастеризації, де за рахунок теплообміну з гарячою водою нагрівається до температури 76°С в установці ОПФ-1-20 (до 90°С – в установці ОПФ-1-300). Пастеризоване молоко проходить через витримувач 5, I і II секції рекуперації, де віддає частину тепла холодному молоку і його температура знижується до 20...25°С. Далі це молоко проходить послідовно секції охолодника, після чого його температура знижується до 5...8°С, в залежності від початкової температури охолодної води чи розсолу. Холодне молоко надходить у танки для зберігання і наступної переробки. Витримувач в установці призначений для посилення пастеризаційного ефекту. Гаряча вода для пастеризації підігрівається в бойлері. Вона нагрівається парою, що надходить у систему циркуляції гарячої води через інжектор 9 паропроводу котельної установки. Клапан автоматичного регулювання подачі пари забезпечує автоматичне регулювання надходження пари в залежності від температури молока. Установка має пульт керування, оснащений панелями з розташованими на них обладнанням і приладами. На щит пульта винесені прилади і ключі керування. Електронний регулятор керує клапаном подачі пари. Логометр контролює температуру охолодженого молока. Датчик служить для установки температури пастеризації. Система може працювати в ручному і автоматичному режимах. Перед початком і після закінчення роботи виконують роботи аналогічні при обслуговуванні пастеризаторів, охолодників і сепараторів, описаних раніше.

Пастеризація продуктів є одним з основних процесів в харчовій промисловості. Проводиться вона не тільки з метою знищення патогенної мікрофлори, але і з метою інактивації ферментних систем і створення певних якостей готового продукту. Традиційні високотемпературні обробки (стерилізація і пастеризація з використанням пари), гарантують високу стерильність, але при цьому приводять до руйнування корисних компонентів (ферментів, вітамінів і ін.), що зрештою несприятливо позначається на якості продукту в цілому.

Зараз розроблені і впроваджені у виробництво автоматизовані проточні низькотемпературні пастеризатори з інфрачервоним нагрівом.

Суть даної технології полягає в тому, що кожна складова молока має свій, властивий тільки їй, спектр поглинання. Отже, враховуючи руйнуючу дію ІЧ-опромінювання на органічні компоненти молока (жири, білки, вуглеводи і т. д.), можна проводити цілеспрямовану обробку молока, селективно впливаючи на певні складові. Руйнуючи певні хімічні зв’язки, можна впливати на якість пастеризованого молока. Наприклад, знижувати здатність білків утримувати вологу, що важливе при виробництві сирів, знижувати або підвищувати сквашуваність, що важливе при виробництві питного молока або кисломолочних продуктів і т. д., що у свою чергу призводить до підвищення якості кінцевого продукту, зберігаючи при цьому такі компоненти, як жири, білки, вітаміни і мікроелементи.

Проте, використання даних технологій стримувалося складністю виготовлення ІЧ-опромінювачів із заданими параметрами потужності і довжини хвилі випромінювання. Розвиток нанотехнологій і застосування новітніх матеріалів, дозволило виготовити інфрачервоні тепловиділяючі елементи (ІЧ-ТВЕЛи) із заданими шириною спектру і потужністю випромінювання.

Відмінною особливістю таких пастеризаторів є те, що блоком пастеризації в установках є секція ІЧ-нагріву, що складається з кварцових труб з інфрачервоними нагрівальними елементами, виконаними з ніхромового дроту, або войлочнографітового шнура, що дозволяють виготовляти нагрівачі з вузьким спектром ІЧ-опромінювання, орієнтованим на конкретні завдання. Наприклад, оптимальна довжина хвилі для пастеризації питного молока складає від 2500 до 3500 нанометрів, а при пастеризації молока для виробництва сиру – 1200...1500 нанометрів. Модельний ряд установок включає пастеризатори продуктивністю від 1000 до 3000 л/год.

Основні переваги пастеризаторів з ІЧ-нагрівом наступні:

· можлива цілеспрямована обробка молока з набуттям якнайкращих властивостей, необхідних для подальшої переробки (гарна сквашуваність для виробництва кисломолочних продуктів, низька здатність білків утримувати вологу для виробництва сиру);

· якість молока за технологічними показниками і поживною цінністю перевершує молоко, оброблене традиційним тепловим способом;

· питома витрата енергії на 20...40% нижча, ніж в традиційних установках;

· знезараження збудників бруцельозу і туберкульозу в молоці відбувається при нижчих температурах (77…79ºС) і без витримки (у традиційних установках – 90ºС з обов’язковою витримкою);

· для роботи установки не потрібні пара, система підготовки гарячої води, витримувач.

Сильніша бактерицидна дія ІЧ-опромінювання, в порівнянні з традиційною тепловою обробкою пояснюється тим, що при використанні ІЧ-нагріву, тепло до мікроорганізмів підводиться не тільки ззовні, але і за рахунок поглинання, генерується всередині самих мікроорганізмів, викликаючи, крім того, поляризацію їх структури. Під впливом цих двох чинників (розвиток „внутрішнього тепла“ і поляризації) мікроорганізми гинуть набагато швидше. Процес пастеризації в секції ІЧ-нагріву проходить протягом 2…5 с при заданій температурі. При цьому, температуру пастеризації можна понизити, внаслідок чого, жири, білки, вуглеводи і вітаміни руйнуються у меншій мірі. Ще однією перевагою ІЧ-нагріву є те, що дія на продукт відбувається рівномірно, оскільки випромінювання проникає углиб одночасно за всім об’ємом. Завдяки миттєвій дії випромінювання з високою щільністю потоку енергії, створюються необхідні умови для ліквідації токсичної і баластної мікрофлори, що забезпечує підвищену, в порівнянні з іншими методами, збереженість продукту. При цьому оберігаються від руйнування корисні біологічні структури. Молоко після ІЧ-опромінення так само набуває специфічного чинника, пригноблюючого розвиток мікрофлори. Це приводить до збільшення термінів зберігання молока.

Найбільш цінним складником молока є білки. Але із збільшенням інтенсивності теплової дії в діапазоні температур 80...92ºС, вміст загального і неказеїнового білка істотно знижується після пастеризації традиційними тепловими методами. Вміст білків в молоці після ІЧ-обробки, практично не змінюється. Отже, харчова цінність такого молока вища, ніж пастеризованого традиційними способами.

Слід зазначити і те, що здатність білків утримувати вологу після ІЧ-обробки нижча, ніж при традиційних способах обробки. Цей ефект має велике значення при виробництві сиру, оскільки внаслідок гарного відділення сироватки, простіше отримати згусток необхідної вологості і, отже, сир вищої якості.

Якість всіх молочних продуктів сильно залежить від стану жирової фази і мінерального складу молока. Висока якість молока після пастеризації ІЧ-нагрівом пояснюється наявністю м’яких умов нагрівання, відсутністю інтенсивного пригару на нагрівальних поверхнях. Харчова цінність молока, у відношенні жирності і мінерального складу, після пастеризації ІЧ-нагрівом при температурах до 85ºС не міняється, після 85ºС – знижується менше, ніж при традиційних способах обробки.

Із всіх вітамінів, що містяться в молоці, найбільш чутливий до нагрівання вітамін С. Він є одним з найбільш цінних. Вміст даного вітаміну в молоці при пастеризації ІЧ-нагрівом при температурах до 70ºС не змінюється, а в діапазоні температур 70…92ºС знижується на 8%, при цьому вміст вітамінів В1, В2, В12 і інших практично не змінюється (при традиційних методах пастеризації вміст вітаміну С знижується на 11…16%).

Цілеспрямовано руйнуючи за допомогою ІЧ-опромінювання зв’язки кальцію, підвищується сквашуваність молока і забезпечується міцніший згусток (при цьому, необхідно передбачити обов’язкову гомогенізацію молока перед пастеризацією).

Процес обробки молока в даних установках повністю автоматизований, оператор тільки задає режими, а система керування, за допомогою сучасних систем, перерозподіляє потік продукту, контролює параметри і архівує отриманні значення.

Працездатність і надійність систем керування гарантується застосуванням сучасних засобів електроавтоматики. Разом із значним скороченням часу обробки, з дуже короткими періодами нагрівання і охолодження, пастеризатори з ІЧ-нагрівом мають і такі переваги, як високий ККД перетворення електричної енергії в теплову, зниження трудових витрат і витрати електроенергії в середньому на 20...40%, поліпшення санітарно-гігієнічних умов праці.

Така пастеризація відрізняється від звичайних способів, і полягає в тому, що використовується особливий войлочнографітовий шнур розжарення. Він перетворює теплову енергію в інфрачервоне випромінювання, а трубки, виготовлені з особливого кварцового скла, дозволяють йому рівномірно і без втрат проникати вглиб продукту. Принцип пастеризації заснований на виробленні інфрачервоним ніхромовим випромінювачем коротких імпульсів високої щільності.

Відомо, що будь-яка органічна матерія складається з води і органіки. Спектр поглинання енергії у води і органіки різний. При роботі електропастеризаторів А1-ОПЕ вибраний такий спектр випромінювання, при якому молекули органіки поглинають максимум енергії, а молекули води є „провідником“ цієї енергії. Дія на продукт відбувається рівномірно, оскільки випромінювання проникає вглиб по воді, як по світлодіоду. Енергія, проникнувши всередину оброблюваного продукту, виділяється у вигляді тепла і затримується в нім. Молекули води перетворюючись на пару, „вибухують“ клітку зсередини, знищуючи всі мікроорганізми. Процес пастеризації відбувається одночасно зсередини і ззовні, і скорочується за часом у багато разів.

Пастеризація відбувається протягом 2...5 с при температурі 79...84°С, після чого продукт подається на охолодження, що також передбачене у складі установок А1-ОПЕ.

Завдяки практично миттєвій дії випромінювання з високою щільністю потоку енергії створюються необхідні умови для ліквідації токсичної і баластної мікрофлори, що забезпечує підвищене, в порівнянні з іншими методами, збереження продукту. Відсутнє шкідливе для здоров’я людей випромінювання. При цьому оберігаються від руйнування корисні біологічні структури: білкові компоненти, вітаміни, ферменти і молекулярні утворення, що формують органолептичні властивості.

6.2.4 Сепарація і нормалізація молока

Сепарація – це процес розділення, в нашому випадку, молока на вершки і відвійки. Проте молочні сепаратори виконують ширше коло функцій, ніж розділення.

За призначенням сепаратори бувають:

· сепаратори-очисники – забезпечують відділення механічних і бактеріальних включень;

· сепаратори-вершковідокремлювачі – розділяють молоко на вершки та відвійки;

· сепаратори-нормалізатори – забезпечують отримання молока заданої жирності;

· сепаратори-гомогенізатори – подрібнюють жирові кульки до таких розмірів, при яких попереджається відстоювання вершків навіть при тривалому зберіганні молока.

З приведених варіантів до групи обладнання для первинної обробки молока відносяться тільки перші – сепаратори-очисники. Інші ж варіанти – це засоби переробки молока.

За конструктивним виконанням розрізняють такі рішення сепараторів-очисників:

· відкриті, коли подача молока в барабан і виведення його з барабана здійснюється відкритими потоками, які мають контакт з оточуючим повітряним середовищем;

· напівзакриті (напіввідкриті) – відкрита подача молока та закрите під тиском виведення його з барабана;

· закриті, коли і подача і виведення молока проходять без прямого контакту з навколишнім повітряним середовищем.

Останній варіант в плані зоогігієнічних вимог є найдосконалішим і забезпечує кращу якість молока. Крім того, сепаратори бувають з ручним і електрифікованим приводом.

Зооінженерні вимоги до сепараторів-вершковідокремлювачів:

· конструкція сепаратора повинна забезпечувати безперервність процесу, швидкість розділення і можливість автоматизації;

· повне виділення жиру з молочної плазми;

· тривалість роботи сепаратора без зупинок;

· відсутність піни під час сепарації;

· повне задоволення санітарно-гігієнічних вимог;

· простота пристрою, зручність в експлуатації і обслуговуванні.

Сепаратор СОМ-3-1000 використовують для очищення і розділення молока на вершки та відвійки. Він складається з корпусу 6 (рисунок 6.37), змінного барабана 5, приймальної камери з поплавком 1, центральної трубки 2, збірників вершків 3 та відвійок 4 і привідного механізму, який включає вертикальний вал (веретено) 13, шестерню 8, клинопасову передачу 12 та електродвигун 11 із фрикційною муфтою.

ris_6.37.jpg

1 – поплавець; 2 – центральна трубка; 3 – збірник вершків; 4 – збірник

відвійок;5 – барабан; 6 – корпус; 7 – верхня опора веретена; 8 – шестерня;

9 – станина; 10 – нижня опора; 11 – електродвигун; 12 – клинопасова

передача; 13 – вертикальний вал (веретено)

Рисунок 6.37 – Конструктивно-кінематична схема сепаратора

СОМ-3-1000

Барабан сепаратора складається з корпусу 1, пакета тарілок 3, тарілкоутримувача 2, верхньої роздільної тарілки 5 з отвором для виходу вершків та ущільнювального гумового кільця. Тарілки мають шипи заввишки 0,35…0,40 мм та отвори. Внаслідок цього у складеному пакеті тарілок між ними утворюються зазори і вертикальні канали. Між пакетом тарілок і тарілкоутримувачем також утворюються вертикальні канали.

Барабан встановлюють на вертикальному валу (веретені), що обертається у двох опорах. Верхньою опорою його є радіальний однорядний підшипник, розміщений у пружній плаваючій обоймі. Це полегшує подолання критичної частоти обертання в момент розгону барабана. Нижня опора складається з дворядного підшипника, однорядного упорного підшипника, сферичної шайби, упорного гвинта та гайки. Фрикційна муфта відцентрової дії забезпечує плавний розгін барабана під час пуску сепаратора. Молочний посуд (поплавкова камера, збірники вершків та відвійок) призначений для збирання молока та відведення вершків і відвійок.

Під час роботи сепаратора молоко надходить у приймальну камеру, рівень якого в ній регулюється поплавком. Із поплавкової камери молоко центральною трубкою 2 та крізь отвори тарілкоутримувача надходить під нижню тарілку і вертикальними каналами заповнює простір між тарілками барабана. Під дією відцентрової сили важча фракція молока (відвійки) відкидається до стінок барабана, а вершки залишаються біля його центра. Так, між кожною парою тарілок утворюються два протилежно спрямовані потоки. Вершки біля тарілкоутримувача підіймаються вгору і виходять крізь спеціальний отвір 6 (рисунок 6.38) барабана.

ris_6.38.jpg

1 – корпус (дно) барабана; 2 – тарілкоутримувач; 3 – пакет тарілок;

4 – кришка барабана; 5 – верхня роздільна тарілка; 6 – канал виходу вершків

Рисунок 6.38 – Принципові схеми роботи сепараторів молокоочисника (а) і вершковідокремлювача (б)

Між кінцями тарілок та кришкою барабана механічні домішки відкладаються на стінках кришки барабана, а відвійки підіймаються каналом вгору і крізь отвір виходять у молочний посуд.

Найкраще сепарувати свіже молоко, а холодне слід підігріти. Оптимальна температура сепарування молока – 35…45ºС. Зі зниженням температури в’язкість молока збільшується, білок і жир стають тягучими, що ускладнює відокремлення вершків. За значного підвищення температури (понад 45ºС) жирові кульки плавляться і робота сепаратора стає неможливою. У разі забруднення та підвищення кислотності молока збільшується його в’язкість, що також ускладнює процес розділення.

У процесі сепарування молока співвідношення вершків та відвійок можна регулювати у межах від 1:4 до 1:2 за допомогою зміни положення гвинта-каналу барабана. Закручуванням канал виведення вершків наближають до осі обертання барабана і відбирання вершків відбувається в зоні з меншим напором. Вершків виходить менше, але жирність їх вища. Викручуванням канал віддаляють від осі обертання і вершки відбираються із зони з більшим напором. Вихід вершків більший, а їх жирність – нижча.

Перед сепаруванням молоко слід очистити. Домішки, які випадково потрапляють у молоко, маючи більшу густину, ніж вершки, виходять разом із відвійками і відкладаються у кришці барабана. Тому періодично (приблизно кожні 2 год. роботи) внутрішню порожнину барабана треба очищати.

Нормалізація – це процес регулювання складу сировини для отримання готового продукту, що відповідає вимогам стандарту.

При нормалізації цілісного молока по вмісту жиру можуть бути два варіанти: жиру в цілісному молоці більше, ніж потрібно у виробництві, і жиру в цілісному молоці менше, ніж потрібно. У першому варіанті жир частково відбирають шляхом сепарації або до початкового молока додають знежирене молоко. У другому варіанті для підвищення жирності початкового молока додають до нього вершки. Маси вершків і знежиреного молока, необхідних для додавання до початкового молока, розраховують по рівняннях матеріального балансу, який можна скласти для будь-якої складової частини молока.

Одним з найпростіших способів нормалізації по вмісту жиру є нормалізація шляхом змішування в місткості розрахованих кількостей молока, що нормалізується, і нормалізуючого компоненту (вершків або знежиреного молока). Додавання нормалізуючого компоненту здійснюється при ретельному перемішуванні суміші в місткості.

Нормалізацію змішуванням можна здійснити в потоці, коли безперервний потік молока, що нормалізується, змішується в певному співвідношенні з потоком нормалізуючого продукту.

Нормалізація молока з використанням сепаратора-вершковідокремлювача здійснюється в наступному порядку: молоко, що нормалізується, подається на сепаратор-вершковідокремлювач, де розділяється на вершки і знежирене молоко. Потім отримані вершки і знежирене молоко змішуються в потоці в необхідному співвідношенні, а частина вершків або знежиреного молока відводиться як надмірний продукт.

Нормалізатор – це пристрій, призначений для контролю і керування вмістом жиру в молоці або вершках, які поступають з сепаратора на вхід нормалізатора, причому немає необхідності знати показники жирності на вході – бажаний відсоток вмісту жиру на виході встановлюється оператором за допомогою панелі керування.

Гомогенізація – це процес обробки молока (вершків), що полягає в роздробленні (диспергуванні) жирових кульок шляхом дії на молоко значних зовнішніх зусиль. Відомо, що при зберіганні свіжого молока і вершків через різницю в щільності молочного жиру і плазми відбувається спливання жирової фракції. Швидкість відстоювання жиру залежить від розмірів жирових кульок, в’язкості, від можливості з’єднання жирових кульок один з одним. Як відомо, розміри жирових кульок коливаються в широких межах від 0,5 до 18 мкм. Згідно формулі Стоксу швидкість виділення (спливання) жирової кульки прямо пропорційна квадрату його радіусу. В процесі гомогенізації розміри жирових кульок зменшуються приблизно в 10 разів (до 0,5…1,0 мкм), а швидкість спливання їх, відповідно, зменшиться приблизно в 100 разів.

Механізація технологічних процесів

РОЗДІЛ 6 ДОЇННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН ТА ПЕРВИННА ОБРОБКА МОЛОКА

Таврійський ДАТУ імені Дмитра Моторного

Зміст