Melken und Melktechnik zukünftiger Forschungsbedarf Prof. Dr. Thomas Jungbluth PD Dr. Hartmut Grimm
Melken und Melktechnik zukünftiger Forschungsbedarf Ausgangssituation Forschungsbedarf "Melkzeug" Forschungsbedarf "Melkstand" Forschungsbedarf "Qualitätssicherung durch Sensortechnik" Forschungsbedarf "AMS" Ausblick
Ausgangssituation Milchproduktion nach wie vor ökonomisch wichtigster Betriebszweig "Arbeitsfalle" im Familienbetrieb Neue Aspekte des Tierschutzes
Fortschritt in der Landwirtschaft Zukünftige mechanischtechnische Fortschritte in der Landwirtschaft - eine Prognose mit Hilfe der Delphi-Methode - von Dr. Reiner Mohn Dissertation aus dem Jahre 1974 20. Juni 2006 Prof. Dr. T. Jungbluth
Antworten von Experten zu Fragen über neue Verfahren zur Milchgewinnung Nr. Verfahren Runde 1 positive Urteile Runde 2 Antw. pos. Insg. Urt. Realisierungswahrscheinlichkeit P Runde 2 Zeitpunkt der erwarteten Verfügbarkeit 1 Verfügbark eit von Melkverfahren Bei denen nur noch das Ansetzen des Melkzeugs von Hand erfolgt 79 76 76 1,00 Vor 1980 An. u. Absetzen des Melkzeugs vollautomat. erfolgt 76 74 73 0,99 Zw. 1990 und 2000 2a Verfügbarkeit eines Verfahrens, bei dem das Melkgerät dauernd an der Kuh angesetzt bleiben kann. Vorgeschlagene Verfahren für 2a: 39 56 34 0,61 Nach 2000 20. Juni 2006 Prof. Dr. T. Jungbluth Mohn, 1974
Antworten von Experten zu Fragen über neue Verfahren zur Milchgewinnung Nr. Verfahren Runde 1 positive Urteile Runde 2 Antw. pos. insg. Urt. Realisierungswahrscheinlichkeit P Runde 2 Zeitpunkt der erwarteten Verfügbarkeit 2b Kontinuierlicher Milchentzug mit Reizphase und Milchabsaugung Nur in Runde 2 enthalten 46 26 0,56 Nach 2000 2c Milchentzug mittels Sonden oder Katheter 50 31 0,62 Nach 2000 2d Steuerung der Milchabgabe durch Elektroden im Gehirn der Tiere 46 27 0,59 Nach 2000 3 Realisierung einer Milchproduktion aus synthetischer Grundlage ohne Kühe 60 50 0,83 Nach 2000 20. Juni 2006 Prof. Dr. T. Jungbluth Mohn, 1974
Ausgangssituation Aktuelle Entwicklungen am Markt zeigen "nur" neues Design? "nur" technische Details? "nur" neue Kombination von bekannten Komponenten? Deshalb hier: nur Hinweise auf notwendige Forschung nichts Bekanntes nichts Firmenspezifisches
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Optimales Melkvakuum (nicht minimales!!!) Für Stimulation Für Massagedruck Einflüsse: Zitzengummi-Vorspannung; Materialhärte; Materialalterung Druckdifferenz innen/außen - u.a. abhängig vom aktuellen Milchfluss Zitzenposition; Zitzenform; Pulsierung: Frequenz; Dauer der d-phase; Optimum für eine bestimmte Kuh nicht // nie bekannt!!
"Melkzeug" Abschätzung der Höhe des Massagedruckes p R Zitze Zitzengummi Strichkanal pr = Pr p = P r / R [kpa] Wenn P = 40 kpa (Melkvakuum), dann p = 40 r / R [kpa] Es gibt (noch) keine Messungen!!! r P r nach Williams & Mein, 1980
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Optimales Melkvakuum (nicht minimales!!!), denn wir brauchen einen gewissen Druck auf die Zitze, um Flüssigkeitsstau oder gar "Ödematisierung der Zitze" zu vermeiden sehr dünnes Zitzengummi: ~ 3 4 kpa zu wenig Druck? Stau, Congestion? // Schlechte Stimulation? sehr dickes Zitzengummi: ~ 25 kpa zu viel Druck? Hyperkeratosen? Aktuelle Empfehlungen: ~ 8 12 kpa (empirisch:...seems to be an optimum )
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Hyperkeratosen Ursachen / Einflüsse: Jahreszeit // Laktationsstadium // fehlerhafte Melktechnik // (zu) hohes Melkvakuum // verstärkt bei Mastitis? Ursache-Wirkung? es gibt viele Einflüsse, aber was sind die Ursachen??? Langzeitstudien notwendig, aber teuer und schlecht zu standardisieren!
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Zitzentemperatur (als Indikator für gute Durchblutung?) Einfluss der Kuh: Durchblutung der Zitze // Massage // Laktationsstadium? // verstärkt bei Reizungen des Gewebes ( Mastitis?) Einfluss der Technik / des Zitzengummis: (zu) hohes Melkvakuum // fehlerhafte Melktechnik? // Pulsierung // Ort und Menge Lufteinlass // Walkarbeit des Zitzengummis
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Temperaturerhöhung einer Kunstzitze durch Walkarbeit des Zitzengummis bereits nach 5 Min.: ohne Überdruck im Pulsraum 1,3 3,5 K mit 10 kpa Überdruck 2 4,5 K (Finkbeiner, 1988)
"Melkzeug" Ziel 1: Erhalt der Euter- und Zitzenkondition Zitzentemperatur es gibt viele Einflüsse, und... was sagt uns der Parameter??? Forschungsansatz (Savary + Grimm): Hohe Temperatur der Kunstzitze hoher Massagedruck Auswirkung auf Milchentzug?
"Melkzeug" Ziel 2: Optimaler Milchentzug: zügig, gleichmäßig, vollständig zügig: häufigster Zusammenhang, wenn Vakuumbedingungen verändert werden: Milchfluss Nachgemelke dies gilt auch für viele Veränderungen am Zitzengummi bei Detailveränderungen zur "Verbesserung" des Milchflusses immer Ausmelkgrad beachten! gleichmäßig: Begriff nicht überstrapazieren, Blindmelkzeiten < zwei Minuten unschädlich! Vollständig: Vakuum Nachgemelke ; aber: liner slip und evtl. Mastitisrate
"Melkzeug" Ziel 2: Optimaler Milchentzug: zügig, gleichmäßig, vollständig Komponenten des Zitzengummis und wichtige Einflüsse Zitzengummilippe "weich" / elastisch: MNG Breiter, relativ niedriger Kopf: MNG Dicke, harte Wand: Hyperkeratosen zu weiter Schaft: Slips Abfaller zu enger Schaft: Milchfluss Aber: bisher wenig belastbare Untersuchungen zu einzelnen Komponenten!!??
"Melkzeug" Ziel 3: Vermeidung von Infektionen Rückfluss innerhalb Becher Euter-assoziierte Keime vor dem Melken schon auf Zitze oder Gummi Zitzengummi öffnet Zitzengummi schließt...und massiert // drückt? // malträtiert? Hyperkeratosen? Mastitis?? Lufteinlaß Crossflow: überschätzt?
"Melkzeug" Ziel 3: Vermeidung von Infektionen Langsameres / unvollständiges Öffnen: besserer Ausmelkgrad! geringere Vakuumschwankungen! weniger Keimübertragung? Zitzengummi öffnet Zitzengummi schließt Lufteinlaß Crossflow: überschätzt?
"Melkzeug" Ziel 3: Vermeidung von Infektionen Viertelableitung: theoretisch Vorteile; praktisch viele / hohe Vakuumschwankungen, weil nicht optimierte Milchwege! Melkzeug - Zwischendesinfektion: theoretisch Vorteile; chemisch: teuer, zu geringe Einwirkzeit? Arbeitsplatzbelastung? Dampf / Heißwasser: gute Wirkung, aber Gefährdung für Melkpersonal? Dippen: Sprühen: bewährt, zeitaufwändig; Materialverbrauch; Sprühschatten ; aber automatisierbar!
"Melkzeug" Forschungsbedarf und offene Fragen: Ursachen-/Wirkungsbeziehung zwischen Hyperkeratosen und Mastitis? Niedrigvakuum Liner-slips Mastitiden? Optimierung von Zitzengummikomponenten für guten Ausmelkgrad? Optimierung der Milchwege Vakuumschwankungen? Zitzentemperatur als Indikator für Zitzenkondition? Interaktion Zitzengummi Massage Zitze?
"Melkstand" Ziel 1: Organisation der Melkarbeit Information über Melkdauer der in dieser Gruppe langsamsten Kühe hier zuerst anhängen kürzere Melkdauer der Gruppe Weg für Melker im 2x8 max. 5s Differenz t MHG ~ 180s (schnellste / langsamste Kuh in einer Gruppe!)
"Melkstand" Ziel 2: Organisation der Melkarbeit Optimale Melkstandgröße für zwei Melker?? zwei Doppel 8 ein Doppel 16 Kein Frontaustrieb Frontaustrieb Warten Warten max. (1 Gruppenwechsel 8) max. (1 Gruppenwechsel 16) + 7 t RA + x t RA (x > 7!!) + t MHG der langsamsten Kuh von 8 + t MHG der langsamsten Kuh von 16 Effizienz (gemolkene Kühe/h)? Kosten (Investition, Energie, Jahreskosten)? Ausfallsicherheit?
"Melkstand" Ziel 3: Fehlererkennung bei der Technik Nicht nur Melkeigenschaften der Kuh, sondern auch "Melkeigenschaften" des Melkplatzes! Fehlerhafte Messgeräte werden anhand der Abweichung ihrer Messwerte erkannt! (Appel, 2004) Welche Parameter sind brauchbar und einfach zu erfassen bzw. werden schon erfasst?
"Melkstand" Ziel 4: Optimierung der Melkstandtechnik Displays Stimulationsdauer Positionierhilfen Abnahmeautomat höhenverstellbar? Individuelle Stimulation? automatische Justierung? Nachmelkautomat? Aber: Kosten; Effizienz des Melkers; Ausmelkgrad, Verweildauer der Kuh??
"Melkstand" Forschungsbedarf und offene Fragen: Merkmale / Gemelksparameter für die Arbeitsorganisation in einer Melkgruppe? Merkmale / Gemelksparameter für die Beurteilung der Milchabgabe der Kuh? Merkmale / Gemelksparameter für die Suche nach technischen Fehlern am Melkplatz? Optimierung der Melkstandhardware? Gestaltung der optimalen Arbeitsumgebung im Melkstand?
"Qualitätssicherung durch Sensortechnik" Prinzipielles: Einsatz von immer mehr Sensorik zu unterschiedlichen Zwecken aber meist ähnliches Vorgehen: Management by exception Fehler- Erkennung bei der Kuh (Mastitis / Brunst: Milchveränderungen + Gemelksparameter) Fehlererkennung in Milch (Temperatur; Leitfähigkeit; Ionen Na, Cl...; Enzyme; Farbe) Fehlererkennung bei der Technik (Druckaufnehmer; Gemelksparameter) Aufwändigere Algorithmen für Erkennung von relevanten Veränderungen notwendig
"Qualitätssicherung durch Sensortechnik" Ziel: Fehlererkennung Verwendung unterschiedlicher Sensoren zur Sicherung eines Befundes Verwendung desselben Sensors zur Steuerung und/oder Fehlererkennung in verschiedenen Komponenten der Melkanlage (Vakuumerzeugung; Melkstand; Reinigung; Milchlagerung) Beispiel: ein Druckaufnehmer überwacht zu verschiedenen Zeitpunkten Reservekapazität in der Melkanlage / Melkvakuum / Lufteinlass während Reinigung Verwendung von Steuerungssignalen gleichzeitig zur Fehlererkennung (Frequenz; Amplitude)
Ausgangssituation "Melkzeug" "Melkstand" "Qualitätssicherung durch Sensortechnik" "AMS" AMS"!! Im Rahmen dieses Themas wird nur auf Melktechnik eingegangen!! Ziel 1: Optimierung der spezifischen Melktechnik? Vakuumschwankungen bei Viertelableitung (kein Sammelstück kein Puffervolumen) Länge der milchableitenden Wege (Rohrmelkanlage max. 2,5 m; AMS ~ 4 5m??) Ausmelkgrad (Gewicht des Zitzenbechers; Vakuumhöhe; Form des Zitzengummis; Pulsierung; Zitzengummibewegung)
Ausblick"
Danke für Ihre Aufmerksamkeit Prof. Dr. T. Jungbluth, PD Dr. H. Grimm, Universität