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■乳牛場精準管理系列報導-擠乳系統(I)

畜試所新竹分所 張菊犁

前 言

  近年來各國乳牛產業發展情況大致相近,乳牛場數逐漸減少,但每户乳牛場規模 逐漸擴大,致全國乳牛總頭數及總牛乳生產量仍相近或稍有成長;乳牛場合格的勞工 短缺致重要技術交付專業人員或團隊執行,並投資自動化新型機器來省時省工地經營;新一代畜主有意願持續經營乳牛場,但也要求生活品質的改善,不想投入更多的時 間與牛群為伍,以仔細觀察牛隻行為活動,但又需求能及時掌握所有牛隻的資料及資 訊,致投資電子化感測系統來收集「個別牛隻」各種資料及資訊;而人道飼養、動物 福祉、環境保護、節能減碳及社會經濟等對乳牛場經營,也有更嚴格要求與限制,然 有效經營乳牛場以保持或多或少利潤仍是永續經營先趨條件;各國也以各國家生產之 環境及條件,發展其乳牛場經營之適地型生產體系,並朝向「精準乳牛場經營( Precise Dairy Farming, PDF)」永續經營。「精準乳牛場經營 (PDF)」把乳牛場之管 理,由牛群或分群縮至「個別乳牛」,並大幅地減少「勞力」來收集個別乳牛性能資 料,而使用精準的感測技術透過個別牛隻行為、活動的水準,體重的變化,和乳成分 變異等來監測乳牛的飼養營養、乳牛的健康、福祉與其生產力與生乳品質,動物的管 理照顧由傳統用人為勞動轉至由機械自動化、資通訊設備來收集資料,經處理後所形 成的資訊再來管理牛群。PDF已成為一個專有名詞。筆者於2012年先後前往歐洲愛 爾蘭出席2012年ICAR年會及赴以色列參訪乳牛場e化管理,均見到精準乳牛場經營之 設施及其系統,將於本雜誌作系列報導。本期報導逐漸普遍採用之省時省工精準管理 個別乳牛的擠乳系統-大乳牛場應用之圓盤式擠乳系統以及中、小乳牛場應用之機器人 擠乳系統。

圓盤旋轉式擠乳系統

  圓盤式擠乳系統為一相當先進有效率之自動化擠乳設備,使擠乳之工作變得更容 易、高效率、牛隻也更舒適。 該系統主要為一大型圓盤台,台面與牛舍地面同高,因 此擠乳平台的基礎建置於地面下1.5公尺,圓盤台底部之外圈周圍亦有3公尺寬的走道,供工作人員巡視牛隻擠乳狀況,而泌乳牛於擠乳台上,可分別容納50頭或60頭牛隻擠乳。擠乳時刻到了,乳牛場的乳牛自放牧區列隊走回牛舍,進入牛舍擠乳間之等待區後,由「自動趕牛器」將牛隻驅趕走向擠乳間入口。擠乳間入口處之邊側有大型板狀之RFID固定讀取器,讀取進入擠乳系統牛隻耳內鈕扣型之RFID電子耳標。俟牛隻進入擠乳圓盤台就定位後,在擠乳台上之面板即顯示該牛隻編號及來自電腦的相關訊號。牛隻前方的飼料槽根據乳量落下其應採食的精料量。擠乳工作人員1~2人站於擠乳台下,隨即清洗乳頭部位並擦淨水滴後,套上擠乳抔即進行擠乳,而此刻牛隻已隨擠乳台慢速旋轉移動離開,擠乳工作人員仍站在原位繼續進行其他就定位牛隻之清洗、擦淨及套上擠乳抔之動作。

  圓型旋轉擠乳台每旋轉一輪迴約10分鐘。每一輪迴可擠50~60頭牛隻,在擠乳台上大部分牛隻在5~7分鐘即擠完乳,所以牛群若有300頭泌乳牛,每次擠乳的時間可在1小時內完成。牛隻擠完乳後,乳杯自動自乳頭脫落,並由台上之噴灑器自動噴灑乳頭消毒液。牛隻於圓型擠乳台旋轉至入口鄰接位置後,後軀觸及一個感應桿,牛隻即自動由擠乳圓盤台向後退出,回到出口並走向放牧區,完成擠乳工作。圓盤台「內圈底部」則建於此外圈更低的地面上,沿著擠乳台配置相對應擠乳牛隻之電子流量計,以紀錄牛隻乳量,並可採取個別牛隻生乳樣品,在此區亦有擠乳系統的監控電腦,所有個別牛隻所擠出之生乳在此區域以低配管收集於暫存桶,再由暫存桶將生乳以邦浦抽取至貯乳桶內冷藏。

          擠乳系統入口處之RFID耳標固定讀取器

擠工作人員在牛隻後面清洗乳頭套上乳杯

          牛隻在擠乳系統平台上邊吃精料邊擠乳

 60頭牛編號之圓盤旋轉式擠乳系統

從上方看圓盤旋轉式擠乳系統之內外圈

       擠乳後平台上消毒劑自動噴灑牛隻乳頭

     擠乳圓盤台內圈為集乳管線及個別牛隻乳量
     計紀錄乳量及採樣器採取牛隻乳樣

自動擠乳系統(Automatic milking systems,AMS)

  自動擠乳系統(AMS)為近10年來迅速地增長的擠乳系統,是一種整合越來越多電子感測裝置和其軟體的擠乳系統包括牛隻ID、精料餵 飼裝置、生產用感測器、計步器、電導度、資 料收集、自動取樣…等等,在各種經營規模的 乳牛牧場,尤其是小規模家庭式經營的牧場,擠乳是每日一項非常耗時且費力的例行工作。 自動擠乳系統可利用電腦來自動地控制母牛的各種生活活動包括採食及擠乳,牛隻習慣該系統後能每天自動地定時去擠乳,擠乳時不必用人工來擠乳,可解除畜主例行工作所需之密集勞力,畜主可有彈性地去處理其他工作,尤其是可有社交或休閒活動。

  自動擠乳系統俗稱機器人擠乳,第一組自動擠乳系統於1992年在荷蘭安裝,1998年丹麥也安裝第一組自動擠乳系統,到2000年底則丹麥約有100戶牧場安裝 自動擠乳系統,且當時預期會有更多牧場將投資自動擠乳系統。到2002年,自動擠 乳系統的技術已漸成熟,此刻歐洲已有2,000多戶中型牧場採用自動擠乳系統,而在 加拿大及美國,在2002年時只有數個牧場才開始試驗性地採用。至2010年全世界 約有10,000餘台之AMS擠乳系統。

 

自動擠乳系統設備外觀

  自動擠乳系統可安裝在牛舍旁的獨立房舍內,當一頭母牛進入擠乳室之牛欄定位時,電腦即由母牛頸項之電子感應器自動辨認該牛的編號並立刻決定該母牛是否即可擠乳。若該牛之上次擠乳時間與本次擠乳時間相距在5小時以內,則其邊門立刻打開讓其出去,而下一頭牛跟著進來,電腦立刻再辨認該牛的編號,若與上次擠乳時間相距 5 小時以上,則前方之電腦餵飼槽開始落下飼料,邊門緊閉。隨即一組金屬手臂能清洗 乳頭的裝置,利用其鐳射光,從左側前乳房分區偵測乳頭位置時,即噴水清洗乳頭並來回地在乳區按摩,四個乳房分區就這樣分別清洗後,金屬手臂又夾著一個乳杯,以鐳射光尋找乳頭的精確位置後,將乳杯套於乳頭上後,開始擠乳。四個乳房分區分別套上乳杯後,每一乳杯都有其自己的流量計,並於儀表板上,分別顯示各乳房正在進行擠乳之累積乳量。自動擠乳系統根據擠乳時之乳流速率低於預設值時,隨即擠乳管道低壓關閉而使乳杯自動脫落。俟四個乳杯分別自動脫落後,每一乳頭再分別被鐳射光尋找到精確的位置後,金屬手臂夾著乳頭藥浴的裝置,由乳房底部噴灑藥浴液後,邊門即打開而讓母牛離開擠乳室。

  一組自動擠乳系統的擠乳能力,其擠乳量可達平均32公斤(70磅)之泌乳牛50~60頭,並且每頭牛每日可輪流擠乳三次,每日最大擠乳頭次根據牛舍設計、餵飼策略而定,每日大約為210頭次。預防乳房炎方面,在乳杯套上乳頭後,即檢定乳中之電導度(Electrical Conductivity)並判定是否為不正常乳,一旦判定為不正常乳,則該乳區繼續擠乳而擠出的牛乳則分流至另一集乳桶,並由電腦顯示該乳區擠出的牛乳不正常,電腦也隨時列出報表,提醒畜主須注意該牛隻。自動擠乳系統每擠乳7小時後,即 自動清洗整組擠乳設備而暫停擠乳約30分鐘。自動 擠乳系統與牛乳冷藏桶連線,當要抽取牛乳冷藏桶中之生乳時,自動擠乳系統也暫停牛隻擠乳。生乳由擠乳系統進入牛乳冷藏桶前,先 經過冰水生乳冷熱交換板之預冷裝置,可使生乳溫度由37℃驟降至10℃左右,生乳中的總菌數降低。

      牛隻於自動擠乳系統擠乳時,金屬手臂有清洗裝置來清洗乳頭,利用其鐳射光,於偵測乳頭
      位置後套上乳杯後即自動擠乳。



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