机械化挤奶设备发展现状和趋势

摘 要：在我国奶牛养殖中，机械化挤奶成套设备的应用比重日益扩大，并且随着规模化程度的提高，各种生产成本不断上升，挤奶装备的技术与需求趋势正向着多元化、仿生化、自动化、规范化、成本低廉化等多方向发展。

关键词：机械化挤奶；规模化养殖；发展；趋势

中图分类号：F4264 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.005

作者简介：吴泽全（1977-），男，河北三河人，高级工程师，E-mail：4003420@qq.com。

1 概述

近年来，我国人民生活水平逐年提高，对牛奶制品数量与品质的需求也随之显著增长。为应对牛奶需求的增加，标准化、规模化、集约化、现代化养殖成为奶牛养殖发展趋势和目标。2015年全国奶牛总存栏量1369万头，较往年有所下降，但其中100头以上的集中养殖比重却有所上升，占比达到48%左右。且随着养殖模式的转型升级加快，现代奶业格局的初步形成，全混合日粮、信息化智能化作业与管理系统等装备获得广泛应用，机械化挤奶率已达到90%以上。尽管养殖技术发展迅猛，但与发达国家相比，我国奶牛养殖业的规模化发展仍然任重道远。

规模化奶牛场的发展瓶颈一般在于设备与管理。其中机械化挤奶设备的发展，对挤奶工人工作环境的改善、劳动强度的降低、劳动生产率的提高、奶牛个体产量和牛奶品质的提升、乳房炎发生率减少和奶牛养殖健康等方面，起着非常重要的作用。挤奶机械化程度高低已成为衡量现代规模化奶牛场发展水平的重要考量指标[1]。

2 机械化挤奶设备主要构成

机械化挤奶设备的主要构成一般包括五部分：真空系统、脉动系统、奶系统、挤奶单元、清洗与奶冷却设备[2]。挤奶设备按种类划分主要有提桶式、管道式、鱼骨式、转盘式、并列式、中置式、平面式、全自动挤奶机器人等形式。根据中国农科院农业信息研究所“2012年全国15省（市、区）规模奶牛场生产管理状况调查报告”所述，各类挤奶设备应用比例大致为：转盘式挤奶设备占8%，并列式挤奶设备占38%，管道式挤奶设备占28%，鱼骨式挤奶设备占26%。而先进的挤奶机器人或者全自动挤奶系统，尽管自动化、智能化水平更高，代表未来挤奶技术发展趋势，但受成本、操作人员水平、配套设施、养殖模式等因素限制，现在只有利拉伐、韦斯伐里亚、SAC、茵赛特等几家公司在国内个别奶牛场进行了应用示范。

3 机械化挤奶设备发展方向

当前，随着养殖成本的提高，环境保护意识日益增强，挤奶装备的技术与需求趋势正向着规范化、自动化、多元化、仿生化、低碳环保、成本低廉化等多个方向发展[3]。

（1）挤奶设备向着多元化发展。国内对挤奶设备的研发起步较晚，且进展一直较为缓慢。直到20世纪70年代，美国、日本、瑞典、荷兰、以色列、新西兰、丹麦等国家的先进挤奶设备和技术开始被引入国内，并逐渐普及。在引进消化吸收的基础上，一系列适合我国国情的中小型挤奶设备，被多家研发单位和生产企业先后自主设计和研制出来。在经过30多年的发展后，类型逐渐增多，品类也涉及挤奶与养殖的方方面面，就挤奶工作模式来说可分为提桶式、管道式、计量瓶式、奶气分离式等，就挤奶布局来说可分为鱼骨式、转盘式、并列式、中置式、平面式等等，工作性能不断改善，技术水平也不短提高，基本实现了不同规模和不同类型奶牛场的生产需求。

（2）挤奶装备向着仿生化发展。机械化挤奶的关键部件是挤奶电子脉动器，电子脉动器的仿生化设计是目前挤奶设备研发的一个热点，挤奶的仿生定义不一而足，但万变不离其宗，基本上就是通过自动调节脉动比率、脉动频率、真空压力和脱杯时间等挤奶参数，建立一个挤奶前刺激按摩、挤奶过程中刺激按摩、挤奶结束后刺激按摩机制，通过一种或多种按摩结合，并根据适当的奶牛个体数据和历史挤奶数据，以期最大限度地模拟犊牛自然吸吮规律，实现奶牛的全自然生理状态下的挤奶生产。大量的研究、实验和生产实践与数据表明，仿生挤奶技术的应用，可大幅度降低奶牛乳房炎发生概率，显著提升奶牛生殖健康，提高奶牛产奶量。当前以韦斯伐利亚、利拉伐、博美特和优利农为代表的国际先进挤奶设备厂商，基于各自的仿生挤奶理论，实现了多种仿生挤奶模式，开发了一系列仿生挤奶脉动系统。国内的研究单位和生产厂家在仿生挤奶技术研发方面仍然有很长的路要走[4]。

（3）挤奶设备向精准化、自动化、智能化发展。随着现代工业技术，尤其是机器人技术的发展和进步，国内外的研发重点开始转向奶牛场养殖的全程自动化、智能化、信息化、福利化等技术方向。对于挤奶生产，在国外发达国家，全自动的挤奶机器人已经普及应用，这种设备不仅能实现挤奶、清洗、分流、贮藏过程的24 h无人值守作业，并可完成在线计量统计、检测牛奶品质和乳房炎；对于奶牛饲喂，通过TMR饲喂机器人、饲草推送机器人和犊牛智能饮奶站的应用，实现了针对个体奶牛的按需求、按时段的自动精确饲喂[5]；对于牛舍内环境控制，通过牛舍自动清洁机器人、基于物联网的环境智能调控系统的应用，为奶牛提供了福利化的生活与生产环境；对于牛场管理与经营，通过全面的社会化分工服务体系与先进的牧场管理系统，结合奶牛计步、心跳、体温等发情监测传感器，融合健康、饲喂、产量、生产等数据，实现了对牛场管理的智能化牛群分组、生产评估、生产管理、養殖决策等。

（4）挤奶设备相关检测系统向规范化、标准化发展。当前由于一些挤奶设备适用性不高，配件质量参差不齐，加之挤奶和清洗流程不当，造成牛奶产量降低，品质下降，甚至导致奶牛乳房和乳头损坏，乳房炎频发，养殖用户损失巨大。国际ISO组织制定了《Milking machine installations》（《挤奶设备》）一系列标准，我国也已经将此标准引用为国家标准。标准中对挤奶设备的结构性能都做了规定，其中检测内容主要有，在脉动性能方面，主要检测包括脉动比率、脉动频率、脉动时相等；在真空泵性能方面，主要检测真空度、真空储备量、排气口气压等；在管路性能方面，主要检测真空降、泄漏量等。这些标准的颁布实施，实现了对挤奶设备性能、质量的标准化、规范化检测和鉴定，约束了国内的挤奶设备厂家生产和设备用户的使用，为维护用户合法权益，促进奶牛的福利健康可持续养殖，保障食品安全，起到了重要作用[6]。

（5）挤奶设备向成本低廉化发展。目前国内挤奶成套设备价格仍然过于高昂，主要是脉动器、奶计量装置、脱杯装置等挤奶设备关键部件的核心技术掌握在国外企业手中，导致有大量的中小型奶牛场无法完全实现机械化挤奶，限制了产业的进一步发展。近几年，牛奶价格不涨反降，人工成本、饲料成本不断上涨，大大限制了用户对机械化挤奶设备的资金投入。因此在保证设备质量的基础上，降低设备投入成本，提高性价比，成为挤奶设备的一个发展方向。这不仅需要国家的政策扶持、购机补贴，还需要牛场用户管理意识及技术水平的提高，更需要国内挤奶设备研发单位和生产厂家立足自主创新，努力实现挤奶关键部件与核心设备的的国产化。

参考文献：

[1] 张会娟，胡志超，吴峰，等.我国奶牛挤奶设备概况与发展[J].农机化研究，2008（5）：236-239.

[2] 梁喜凤，王春光.浅析挤奶设备的发展[J].农业机械学报，2003（4）：150-152.

[3] 吴泽全. 挤奶脉动测试仪设计[D].长春：吉林大学，2014.

[4] 胡良龙，胡志超，王海鸥，等.几种典型机械化仿生挤奶技术剖析[J]. 中国农机化学报，2009（4）51-52.

[5] 叶岩，张丽，邓红.自动犊牛饲喂器设计研究[J].农机使用与维修，2016（9）：7-10.

[6] 李小明，金红伟，高振江，等.目前国内在用挤奶机的ISO检测与结果评价[J]. 中国奶牛，2016，317（9）：53-59.