機械化擠奶設備發展現狀和趨勢

摘 要：在我國奶牛養殖中，機械化擠奶成套設備的應用比重日益擴大，并且隨著規模化程度的提高，各種生產成本不斷上升，擠奶裝備的技術與需求趨勢正向著多元化、仿生化、自動化、規范化、成本低廉化等多方向發展。

關鍵詞：機械化擠奶；規模化養殖；發展；趨勢

中圖分類號：F4264 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.005

作者簡介：吳澤全（1977-），男，河北三河人，高級工程師，E-mail：4003420@qq.com。

1 概述

近年來，我國人民生活水平逐年提高，對牛奶制品數量與品質的需求也隨之顯著增長。為應對牛奶需求的增加，標準化、規模化、集約化、現代化養殖成為奶牛養殖發展趨勢和目標。2015年全國奶牛總存欄量1369萬頭，較往年有所下降，但其中100頭以上的集中養殖比重卻有所上升，占比達到48%左右。且隨著養殖模式的轉型升級加快，現代奶業格局的初步形成，全混合日糧、信息化智能化作業與管理系統等裝備獲得廣泛應用，機械化擠奶率已達到90%以上。盡管養殖技術發展迅猛，但與發達國家相比，我國奶牛養殖業的規模化發展仍然任重道遠。

規模化奶牛場的發展瓶頸一般在于設備與管理。其中機械化擠奶設備的發展，對擠奶工人工作環境的改善、勞動強度的降低、勞動生產率的提高、奶牛個體產量和牛奶品質的提升、乳房炎發生率減少和奶牛養殖健康等方面，起著非常重要的作用。擠奶機械化程度高低已成為衡量現代規模化奶牛場發展水平的重要考量指標[1]。

2 機械化擠奶設備主要構成

機械化擠奶設備的主要構成一般包括五部分：真空系統、脈動系統、奶系統、擠奶單元、清洗與奶冷卻設備[2]。擠奶設備按種類劃分主要有提桶式、管道式、魚骨式、轉盤式、并列式、中置式、平面式、全自動擠奶機器人等形式。根據中國農科院農業信息研究所“2012年全國15省（市、區）規模奶牛場生產管理狀況調查報告”所述，各類擠奶設備應用比例大致為：轉盤式擠奶設備占8%，并列式擠奶設備占38%，管道式擠奶設備占28%，魚骨式擠奶設備占26%。而先進的擠奶機器人或者全自動擠奶系統，盡管自動化、智能化水平更高，代表未來擠奶技術發展趨勢，但受成本、操作人員水平、配套設施、養殖模式等因素限制，現在只有利拉伐、韋斯伐里亞、SAC、茵賽特等幾家公司在國內個別奶牛場進行了應用示范。

3 機械化擠奶設備發展方向

當前，隨著養殖成本的提高，環境保護意識日益增強，擠奶裝備的技術與需求趨勢正向著規范化、自動化、多元化、仿生化、低碳環保、成本低廉化等多個方向發展[3]。

（1）擠奶設備向著多元化發展。國內對擠奶設備的研發起步較晚，且進展一直較為緩慢。直到20世紀70年代，美國、日本、瑞典、荷蘭、以色列、新西蘭、丹麥等國家的先進擠奶設備和技術開始被引入國內，并逐漸普及。在引進消化吸收的基礎上，一系列適合我國國情的中小型擠奶設備，被多家研發單位和生產企業先后自主設計和研制出來。在經過30多年的發展后，類型逐漸增多，品類也涉及擠奶與養殖的方方面面，就擠奶工作模式來說可分為提桶式、管道式、計量瓶式、奶氣分離式等，就擠奶布局來說可分為魚骨式、轉盤式、并列式、中置式、平面式等等，工作性能不斷改善，技術水平也不短提高，基本實現了不同規模和不同類型奶牛場的生產需求。

（2）擠奶裝備向著仿生化發展。機械化擠奶的關鍵部件是擠奶電子脈動器，電子脈動器的仿生化設計是目前擠奶設備研發的一個熱點，擠奶的仿生定義不一而足，但萬變不離其宗，基本上就是通過自動調節脈動比率、脈動頻率、真空壓力和脫杯時間等擠奶參數，建立一個擠奶前刺激按摩、擠奶過程中刺激按摩、擠奶結束后刺激按摩機制，通過一種或多種按摩結合，并根據適當的奶牛個體數據和歷史擠奶數據，以期最大限度地模擬犢牛自然吸吮規律，實現奶牛的全自然生理狀態下的擠奶生產。大量的研究、實驗和生產實踐與數據表明，仿生擠奶技術的應用，可大幅度降低奶牛乳房炎發生概率，顯著提升奶牛生殖健康，提高奶牛產奶量。當前以韋斯伐利亞、利拉伐、博美特和優利農為代表的國際先進擠奶設備廠商，基于各自的仿生擠奶理論，實現了多種仿生擠奶模式，開發了一系列仿生擠奶脈動系統。國內的研究單位和生產廠家在仿生擠奶技術研發方面仍然有很長的路要走[4]。

（3）擠奶設備向精準化、自動化、智能化發展。隨著現代工業技術，尤其是機器人技術的發展和進步，國內外的研發重點開始轉向奶牛場養殖的全程自動化、智能化、信息化、福利化等技術方向。對于擠奶生產，在國外發達國家，全自動的擠奶機器人已經普及應用，這種設備不僅能實現擠奶、清洗、分流、貯藏過程的24 h無人值守作業，并可完成在線計量統計、檢測牛奶品質和乳房炎；對于奶牛飼喂，通過TMR飼喂機器人、飼草推送機器人和犢牛智能飲奶站的應用，實現了針對個體奶牛的按需求、按時段的自動精確飼喂[5]；對于牛舍內環境控制，通過牛舍自動清潔機器人、基于物聯網的環境智能調控系統的應用，為奶牛提供了福利化的生活與生產環境；對于牛場管理與經營，通過全面的社會化分工服務體系與先進的牧場管理系統，結合奶牛計步、心跳、體溫等發情監測傳感器，融合健康、飼喂、產量、生產等數據，實現了對牛場管理的智能化牛群分組、生產評估、生產管理、養殖決策等。

（4）擠奶設備相關檢測系統向規范化、標準化發展。當前由于一些擠奶設備適用性不高，配件質量參差不齊，加之擠奶和清洗流程不當，造成牛奶產量降低，品質下降，甚至導致奶牛乳房和乳頭損壞，乳房炎頻發，養殖用戶損失巨大。國際ISO組織制定了《Milking machine installations》（《擠奶設備》）一系列標準，我國也已經將此標準引用為國家標準。標準中對擠奶設備的結構性能都做了規定，其中檢測內容主要有，在脈動性能方面，主要檢測包括脈動比率、脈動頻率、脈動時相等；在真空泵性能方面，主要檢測真空度、真空儲備量、排氣口氣壓等；在管路性能方面，主要檢測真空降、泄漏量等。這些標準的頒布實施，實現了對擠奶設備性能、質量的標準化、規范化檢測和鑒定，約束了國內的擠奶設備廠家生產和設備用戶的使用，為維護用戶合法權益，促進奶牛的福利健康可持續養殖，保障食品安全，起到了重要作用[6]。

（5）擠奶設備向成本低廉化發展。目前國內擠奶成套設備價格仍然過于高昂，主要是脈動器、奶計量裝置、脫杯裝置等擠奶設備關鍵部件的核心技術掌握在國外企業手中，導致有大量的中小型奶牛場無法完全實現機械化擠奶，限制了產業的進一步發展。近幾年，牛奶價格不漲反降，人工成本、飼料成本不斷上漲，大大限制了用戶對機械化擠奶設備的資金投入。因此在保證設備質量的基礎上，降低設備投入成本，提高性價比，成為擠奶設備的一個發展方向。這不僅需要國家的政策扶持、購機補貼，還需要牛場用戶管理意識及技術水平的提高，更需要國內擠奶設備研發單位和生產廠家立足自主創新，努力實現擠奶關鍵部件與核心設備的的國產化。

參考文獻：

[1] 張會娟，胡志超，吳峰，等.我國奶牛擠奶設備概況與發展[J].農機化研究，2008（5）：236-239.

[2] 梁喜鳳，王春光.淺析擠奶設備的發展[J].農業機械學報，2003（4）：150-152.

[3] 吳澤全. 擠奶脈動測試儀設計[D].長春：吉林大學，2014.

[4] 胡良龍，胡志超，王海鷗，等.幾種典型機械化仿生擠奶技術剖析[J]. 中國農機化學報，2009（4）51-52.

[5] 葉巖，張麗，鄧紅.自動犢牛飼喂器設計研究[J].農機使用與維修，2016（9）：7-10.

[6] 李小明，金紅偉，高振江，等.目前國內在用擠奶機的ISO檢測與結果評價[J]. 中國奶牛，2016，317（9）：53-59.