DE3609275A1 - Verfahren zum maschinellen milchentzug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Milchentzug von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 32 18 005 bekannt. Bei diesem Verfahren wird durch den Milchfluß aus dem einzelnen Zitzenbecher in einem Meßgefäß ein Schwimmer gesteuert, der das dem Zitzenbecher zitzenendig zugeführte Vakuum sperrt oder freigibt. Damit soll erreicht werden, daß sowohl bei Beginn des Melkens als auch in der Abmelkphase, wenn der Milchfluß bereits stark abgenommen hat, nicht der volle Unterdruck, sondern nur ein geringerer Unterdruck auf die Zitze wirkt. Der Füllstand im Meßgefäß und die Lage des Schwimmers reagieren nur träge auf Änderungen des Milchflusses, so daß die den Vakuumpulszyklen entsprechenden Pulsationen des Milchflusses nicht berücksichtigt werden.

Bei einem ähnlichen, aus DE-PS 28 44 562 bekannten Verfahren wird der gesamte Milchfluß von allen Zitzenbechern gemeinsam gemessen und in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des Milchflusses die Melkintensität durch entsprechende Steuerung von Parametern der Vakuumapplikation herabgesetzt, wobei dies durch Verringern des zitzenendigen Vakuums oder des Pulsraumvakuums oder durch Erhöhen der Pulsationsfrequenz oder durch Ändern des Verhältnisses zwischen Saugphase und Entlastungsphase geschehen kann. In der gleichen Druckschrift werden weitere bekannte Verfahren ähnlicher Art erwähnt, bei denen in Abhängigkeit vom Milchfluß Melkparameter wie die Pulsationsfrequenz, Melkunterdruck u. dgl. gesteuert werden.

Allen diesen vorbekannten Verfahren ist gemeinsam, daß durch Erfassen des mittleren, d. h. von den Pulsationen bereinigten Milchflusses einer Zitze oder sogar sämtlicher Zitzen gemeinsam eine Größe erhalten wird, die sich während eines erheblichen Teils des gesamten Melkvorgangs nur wenig ändert, so daß aus dem Zeitverhalten dieser Größe auch keine Rückschlüsse auf die Qualität des Melkvorgangs gezogen und keine Steuermöglichkeiten zur Beeinflussung des momentanen Melkzustandes gewonnen werden können. Es werden milchflußabhängig im wesentlichen nur der Beginn des Melkvorganges und die Verhältnisse gegen Ende des Melkvorganges bzw. beim Nachmelken beeinflußt sowie Störungen, die sich in einer Unterbrechung des Milchflusses zeigen, wie z. B. das sogenannte Zitzenbecherklettern, erkannt, um evtl. Gegenmaßnahmen einzuleiten.

An eine optimale Steuerung des Milchentzuges müssen aber wesentlich weitergehende Forderungen gestellt werden.

Die Wirtschaftlichkeit der Milchproduktion wird, vom Melkprozeß her gesehen, im wesentlichen durch drei Faktoren begründet, nämlich durch schnelles, schonendes und vollständiges Melken. Die zum Milchentzug eingesetzten Kräfte aus Vakuum und ggf. mechanischem Druck mit Hilfe des Zitzengummis auf die Zitze können in ihrer Summe und Langzeitwirkung zu Zitzen- und Euterverletzungen führen, die wiederum Eutererkrankungen (Mastitiden) begünstigen und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Milchproduktion erheblich einschränken. In der Bundesrepublik Deutschland wird der durch unzulängliche Melktechnik verursachte volkswirtschaftliche Schaden durch verminderte Milchleistung, Behandlungskosten, frühzeitiger Abgang der Milchtiere etc. auf mindestens 1 Milliarde DM pro Jahr geschätzt. An einem Verfahren, das eine optimale Melkparametereinstellung für schnelles, schonendes und vollständiges Melken ermöglicht, besteht daher ein erhebliches ökonomisches Interesse.

Schnelles und schonendes Melken kann generell als Kombination der Faktoren Zeit und Kraftaufwand beim Melken gesehen werden, in dem Sinne, daß ein Produkt aus beiden Faktoren minimiert werden muß. Bei möglichst schonendem Melkverfahren soll die Melkzeit pro ermolkener Milchmengeneinheit möglichst kurz, d. h. der Milchfluß pro Zeiteinheit möglichst hoch sein. Dies soll jedoch nicht durch Erhöhung des Kraftaufwandes pro ermolkener Milchmengeneinheit bewirkt werden.

Auch der Vollständigkeit des Milchentzuges kommt in Hinblick auf die Milchleistung eines Tieres erhebliche Bedeutung zu, da einerseits die Milchbildungskapazität eines Euters zwischen den Melkzeiten u. a. abhängig ist vom Euterentleerungsgrad, und andererseits Restmilchmengen im Euter zu Eutererkrankungen führen können.

Das für das maschinelle Melken wichtige Milchabgabeverhalten der Tiere ist überwiegend von tierindividuellen genetischen, physiologischen, anatomischen und psychologischen Faktoren abhängig. Von Bedeutung sind u. a. Rassenunterschiede, Melkwilligkeit, die sogenannte Leicht- und Schwermelkigkeit einzelner Tiere und auch einzelner Zitzen eines Tieres, die Zitzenanatomie (lang, kurz, dünn, dick, fleischig), Dehnbarkeit, Durchmesser und Länge des Strichkanales, die Verteilung der Gesamtmilchmenge eines Euters auf einzelne Zitzen.

Die bisherige Melkmaschinentechnik, und auch die eingangs genannten bekannten Verfahren, tragen diesen tierindividuellen Unterschieden nur in unzureichendem Maße Rechnung. Werkseitig ist vom Hersteller einer Melkanlage, je nach Anlagetyp, eine für den Durchschnitt aller Tiere als optimal angenommene Kombination der Melkparameter voreingestellt, die zum Teil aus Gründen der Funktionssicherheit der Melkmaschine auch nicht geändert werden darf.

Alle bisher als tierindividuelle, zitzenindividuelle und/ oder milchflußabhängige Steuerungen bekannte Verfahren regeln und steuern die Melkparameter während des Melkvorganges nicht nach tier- und zitzenindividuellen Milchflußkriterien nach den momentanen Gegebenheiten (Tier, Zitze, Milchfluß), und auch nicht in Richtung auf einen optimalen Milchentzug im Sinne einer optimalen Melkparametereinstellung, die unter den momentan gegebenen Verhältnissen eine schnelle, schonende und vollständige Milchabgabe gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine selbsttätige, gezielte Steuerung, Regelung oder Einstellung der Melkparameter der Vakuumapplikation beim maschinellen Milchentzug an jedem Zeitpunkt des Melkvorganges anhand des momentanen Milchflußverhaltens ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens.

In den Ansprüchen und in der nachstehenden Beschreibung wird unter dem Ausdruck "Pulszyklus" eine vollständige Periode der Druckpulsation verstanden, und ebenso sollen innerhalb des Pulszyklusses die Saugphase und eine Entlastungsphase mit den zugehörigen Übergangsphasen durch die Druckumschaltung definiert sein. Diese hier verwendete Definition weicht ab von der nach der Norm DIN ISO 3918, wo unter Pulszyklus das Öffnen und Schließen eines Zitzengummis verstanden und auch der Begriff Saugphase auf die Stellung des Zitzengummis bezogen wird. Diese Definitionen sind jedoch für Einraumzitzenbecher, die keinen Zitzengummi haben, und auch für Zweiraumzitzenbecher, wenn diese mit stillstehendem Zitzengummi, also ohne Druckdifferenz zwischen zitzenendigem Druck und Pulsraumdruck betrieben werden, unbrauchbar.

Zur Messung des Milchflußprofils eignen sich in erster Linie Meßanordnungen, die innerhalb jedes Pulszyklusses kontinuierlich die jeweils seit Beginn des Pulszyklusses ermolkene Milchmenge als Funktion der Zeit messen. Durch Differentiation der so erhaltenen Milchmenge-Zeit-Kurve erhält man die Änderung der Milchmenge pro Zeiteinheit oder den Milchfluß, ebenfalls als Funktion der Zeit. Es ist aber auch denkbar, den Milchfluß direkt mittels eines Durchflußmeßgerätes oder z. B. auch optoelektronisch zu erfassen. Als Milchflußprofil im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sowohl die Milchmenge-Zeit-Kurve als auch die Milchfluß-Zeit-Kurve, die das zeitliche Differential der ersteren ist, dienen.

Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß die zeitliche Änderung der Milchmenge und/oder des Milchflusses, d. h. das Milchflußprofil, innerhalb des einzelnen Pulszyklusses charakteristische Besonderheiten aufweist, die zur Beurteilung der Wirksamkeit der momentanen Melkparametereinstellung auf die Milchabgabe aus der Zitze ausgewertet werden können.

Bereits durch rechnerische Auswertung jeweils eines einzelnen Milchflußprofils, z. B. in dem Anstieg und/oder Abfall des Milchflusses in Relation zu den Umschaltzeitpunkten des Vakuums gesetzt werden, kann beurteilt werden, ob ein bestimmter Melkparameter, z. B. die Dauer der Saugphase, optimal eingestellt ist. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren so durchzuführen, daß zwei oder mehrere nacheinander bei geänderter Melkparametereinstellung aufgezeichnete Milchflußprofile miteinander verglichen und anhand dieses Vergleichs der betreffende Melkparameter im Sinne einer Optimierung im Hinblick auf eine bestimmte, z. B. im Rechnerprogramm vorgegebene Zielsetzung geregelt oder für eine spätere Einstellung gespeichert wird, wobei eine tierindividuelle oder sogar zitzenindividuelle Optimierung möglich ist.

Als mögliche Zielstellung, oder als Kombination mehrerer Zielstellungen können zitzenindividuell, tierindividuell oder nach dem jeweiligen Bedarfsfall vorgegeben werden, z. B.:

• 1. Schonendste Behandlung bei größtmöglichem Milchfluß;
• 2. schonendste Behandlung bei zufriedenstellendem Milchfluß;
• 3. maximaler Milchfluß;
• 4. Vermeidung eines Zitzenbecherkletterns;
• 5. Vollständigkeit der Euterentleerung;
• 6. Vermeidung eines Blindmelkens;
• 7. Zitzen- und tierindividuelle Stimulation;
• 8. Angleichung der Melkgeschwindigkeit aller Tiere einer Gruppe im Melkstand.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Schemadarstellung einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 bis 4 verschiedene Beispiele von Milchflußprofilen innerhalb einzelner Pulszyklen.

In Fig. 1 ist links im schematischen Schnitt ein Zitzenbecher mit zugehöriger Meßapparatur dargestellt, während im rechten Hauptteil unten die elektrische und rechnerische Signalverarbeitung und oben die von den Steuersignalen gesteuerte Vakuumversorgung schematisch dargestellt sind.

Der Einfachheit halber ist nur eine Zitze 1 eines zu melkenden Euters dargestellt, an die ein Zitzenbecher 3 angesetzt ist. Es handelt sich um einen Zweiraum-Zitzenbecher mit einem Zitzengummi 5 und einem diesen umgebenden Pulsraum 7. Unmittelbar unter dem Zitzenbecher 3 befindet sich die Meßapparatur 9 mit einem Meßgefäß 11, welches durch lotrechte, nicht bis zum Boden reichende Wände in drei miteinander kommunizierende Kammern unterteilt ist, nämlich eine Einlaufkammer 11 a, eine mittlere Ausgleichskammer 11 b und eine Meßkammer 11 c, vorzugsweise im Volumenverhältnis 1 : 2 : 1. Die Füllhöhe der Milch wird in der Meßkammer 11 c anhand ihres Leitwertes mittels einer Elektrode 13 gemessen. Da der Leitwert der Milch sich z. B. entsprechend dem Fettgehalt ändern kann, ist zur Kontrollmessung eine ständig von Milch bedeckte Kontrollelektrode 15 vorgesehen.

Die Meßapparatur sollte möglichst unmittelbar oder jedenfalls nur über eine möglichst kurze Verbindungsleitung von möglichst großem Querschnitt angeschlossen sein, so daß die Wegstrecke von der Zitze zum Meßgefäß so kurz und unbehindert wie möglich ist, damit die Füllhöhenänderung im Meßgefäß den tatsächlichen Milchfluß aus der Zitze möglichst unverfälscht wiedergibt.

Das Volumen und der Querschnitt des Meßgefäßes 11 sind so gewählt, daß die innerhalb eines einzelnen Pulszyklus einströmende Milchmenge, die über einen Einlaufabweiser zunächst in die Einlaufkammer 11 a und dann in die beiden anderen Kammern 11 b, 11 c gelangt, in dem Meßgefäß 11 eine für die Messung zweckmäßige Füllhöhe erreicht. Durch Öffnen einer Klappe 17 kann die Milch aus dem Meßgefäß 11, bis auf eine die Kontrollelektrode 15 bedeckende Restmenge, in ein Auffanggefäß 19 abfließen, aus dem die Milch dann über die Leitung 20 durch ein an dieser anliegendes Milchtransportvakuum abfließen kann. Ein Schwimmer 21 im Auffanggefäß 19 gibt die Leitung 20 dann nur frei, wenn in dem Gefäß 19 die Milch bis über die Leitung 20 ansteht. Hierdurch wird vermieden, daß das Transportvakuum in der Leitung 20 direkt über das Meßgefäß 11 in den Zitzenbecher wirken kann. Die Klappe 17 wird durch einen Servoantrieb 23 im Takt der Vakuumpulsation gesteuert, z. B. so, daß sie jeweils während der Saugphase geschlossen und während der Entlastungsphase offen ist, oder alternativ z. B. so, daß auf einen Pulszyklus, in dem bei geschlossener Klappe 17 eine Messung des Milchflußprofils stattfindet, mindestens ein Pulszyklus folgt, in welchem die Klappe 17 offen ist und sowohl die im Meßgefäß 11 angesammelte Milchmenge als auch die neu zufließende Milchmenge frei abfließen können.

Vorzugsweise ist die von der Klappe 17 gesteuerte Öffnung, abweichend von der Zeichnung, so angeordnet, daß die Milch aus allen drei Kammern 11 a, 11 b, 11 c gleichzeitig abfließen kann. Durch die Einteilung des Meßgefäßes in drei Kammern erhält man eine kontinuierliche Messung der Füllhöhe, und damit der eingeflossenen Milchmenge, die weitgehend unabhängig von den durch das Einströmen der Milch verursachten Oberflächenbewegungen, Blasen- und Schaumbildungen und dgl. ist. Die Meßsignale von den Elektroden 13, 15 werden in einem Meßumformer 24 miteinander verglichen und ein von Änderungen des spezifischen Leitwertes der Milch unabhängiges, die Füllhöhe im Meßgefäß angebendes Meßsignal einem Prozeßrechner 25 zugeführt. In diesem wird, gegebenenfalls unter Differentiation der Milchmengen- Zeit-Kurve, das Milchflußprofil des jeweiligen Pulszyklus errechnet und dann anhand eines vorgegebenen Programms ausgewertet. Vorzugsweise ist ein Eingabeteil 27 zur manuellen Eingabe bestimmter, in dem Programm zu berücksichtigender Zielgrößen vorgesehen, wobei diese Zielgrößen insbesondere auch tierindividuell eingegeben werden können. Diese Eingabe kann vor dem Melken geschehen, kann aber auch während des Melkens selbst noch geändert werden.

Der Prozeßrechner 25 steuert über die in der Figur rechts angegebenen Steuerausgänge die im oberen Teil von Fig. 1 dargestellten und nachstehend beschriebenen Steuereinrichtungen für die Vakuumzuführung zum Zitzenbecher 3 und gibt dadurch die Melkparameter der Vakuumapplikation vor, die während des laufenden Melkvorgangs in Abhängigkeit von dem im Rechner 25 vorgegebenen Programm und den eingegebenen Zieldaten anhand des errechneten Milchflußprofils bzw. vom Rechner erkannter charakteristischer Änderungen dieses Milchflußprofiles überprüft und gegebenenfalls geändert bzw. geregelt werden.

Der über die Leitung 29 dem Innenraum des Zitzengummis 5 und damit dem Zitzenende zugeführte Druck wird mittels des Pulsators A 1 pulsiert, wobei sein Maximal- und Minimalwert während der Saug- bzw. Entlastungsphase durch Vakuumventile V 1, V 2 bestimmt werden. Drosselventile D 1 und D 2 bestimmen die Steilheit des Vakuumanstiegs bzw. -abfalls beim Übergang von Entlastungs- zur Saugphase bzw. umgekehrt. Durch ein umschaltbares Magnetventil M 1 kann während der Entlastungsphase wahlweise ein von dem Vakuum der Saugphase verschiedenes Vakuum oder Atmosphärendruck auf die Leitung 29 gegeben werden.

Der über die Leitung 31 dem das Zitzengummi 5 umgebenden Pulsraum 7 zugeführte Druck wird mittels des Pulsators B 1 pulsiert, wobei sein Minimal- und Maximalwert während der Saug- bzw. Entlastungsphase durch das Vakuumregelventil V 3 bzw. einen Druckminderer V 4, bestimmt sind und die Geschwindigkeit der Druckänderung durch die Drosselventile D 3, D 4 bestimmt ist. Durch ein umschaltbares Magnetventil M 2 kann während der Entlastungsphase entweder atmosphärischer Druck oder ein mittels des Druckminderers V 4 einstellbarer Überdruck auf die Leitung 31 gegeben werden.

Durch diese Anordnung des pneumatischen Steuerteils sind sämtliche Melkparameter der Vakuumapplikation durch manuelle Eingabe über den Prozeßrechner einstellbar und während des Melkbetriebes vom Prozeßrechner anhand des Milchflußprofils steuerbar bzw. regelbar. Insbesondere kann der Prozeßrechner die Druckhöhen des zitzenendigen Drucks und/oder des Pulsraumdrucks in der Saugphase und/oder in der Entlastungsphase, die Dauer dieser Phasen sowie die Flankenwinkel des sich aufbauenden und/oder des sich abbauenden Drucks individuell steuern. Die Steuerung kann insbesondere auch so vorgenommen werden, daß der Differenzdruck zwischen zitzenendigem Druck und Pulsraumdruck auf einen vorgegebenen bzw. vom Prozeßrechner momentan ermittelten Wert gesteuert wird.

Neben den Prozeßrechnerausgängen zur Steuerung bzw. Regelung der Vakuumapplikation können auch Ausgänge vorgesehen sein, um z. B. je Tier oder Zitze die Melkzeit, die Gesamtmilchflußkurve, die ermolkene Milchmenge, bzw. die je nach Zielstellung errechnete optimale Vakuumapplikation in gesonderten Einheiten 33, 35 zu speichern oder aufzuzeichnen bzw. auf einem Bildschirm 37 oder Drucker 39 darzustellen. Die Kenntnis der errechneten Einstellungen der Vakuumapplikation eines Tieres oder einer Zitze kann dann die Bedeutung erlangen, wenn ohne automatische Tieridentifikation gearbeitet wird oder die Speicherkapazität des Rechners für die Anzahl der zu melkenden Tiere zu gering ist. Im Regelfalle sollte die Speicherkapazität des Prozeßrechners so bemessen sein, daß die Daten der Einstellungen der Vakuumapplikationen, der Melkzeiten, Milchmengen, Milchflußkurven und Milchabgabeprofile von mehreren Melkzeiten und allen zu melkenden Tieren gespeichert werden. Aus der Verrechnung der Meßwerte und Einstellungsdaten mehrerer Melkzeiten können z. B. zitzen- oder tierindividuelle Vakuumapplikationseinstellungen für eine automatische Vorstimulation errechnet und vor Melkbeginn voreingestellt werden. Eine große Speicherkapazität des Rechners ist ebenfalls notwendig, wenn z. B. über mehrere Melkzeiten die zitzen- oder tierindividuelle Melkvakuumhöhe ermittelt werden soll oder gar Laktationskurven zur Verrechnung herangezogen werden sollen.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für ein experimentell ermitteltes Milchflußprofil (untere Kurve) in Zuordnung zu der pulsierenden Vakuumapplikation (obere Kurve) dargestellt. Verwendet wurde ein Zweiraum-Zitzenbecher, an den ein konstantes zitzenendiges Vakuum von 40 kPa angelegt war, während das Pulsraumvakuum, wie dargestellt, mit einer Pulszyklenzahl von 60 Zyklen pro Minute zwischen Atmosphärendruck während der Entlastungsphase und einem Unterdruck von 40 kPa in der Saugphase pulsiert wurde. Der verwendete Zitzengummi mit einem Einfaltdruck von 8 kPa ist ab der gestrichelten Linie A soweit geöffnet, daß ab diesem Zeitpunkt Milch aus der Zitze fließen könnte. Die gerätebedingte Zeitverzögerung vom Beginn des Milchaustritts aus der Zitze bis zur Messung eines Milchflusses im Meßgefäß beträgt 80 ms, so daß ab der gestrichelten Linie B der Beginn des Milchflusses gemessen werden sollte. Tatsächlich setzt der gemessene Milchfluß aber erst bei der Linie C ein, also 140 ms später, als die Milch aufgrund der Zitzengummiposition aus der Zitze fließen könnte. Der Milchfluß aus der Zitze endet etwa ab der gestrichelten Linie D, und wenn die 80 ms Meßverzögerung hinzugerechnet werden, beträgt die Zeitdauer des Milchflusses aus der Zitze nur 510 ms, obwohl die Milch aufgrund der Zitzengummiposition 650 ms lang fließen könnte. Ab der Linie E ist ein deutlicher Rückgang des Milchflusses zu erkennen. Er wird durch einen milchflußbegrenzenden Anstau von Blut- und Lymphflüssigkeit in der Zitzenspitze bewirkt. Ein Milchflußrückgang bis auf 0 l/min innerhalb der Saugphase kann auch auftreten, wenn gegen Ende des Milchentzuges der Euterinnendruck nachläßt, weniger Milch von der Euterzisterne zur Zitzenzisterne fließt und damit weniger oder keine Milch mehr zum Ermelken zur Verfügung steht. Der Rest des Milchflußprofiles bei F sind Auslaufverzögerungen der Milch z. B. aufgrund von Mäanderbildungen am Zitzengummi. Bei der bei diesem Tier bzw. dieser Zitze zum Melken angewendeten Vakuumapplikation (40 kPa, 60 Z/min, 70% Saugphase) werden somit für den Milchentzug nur rund 78% der Zeit genutzt, in der Milch entzogen werden könnte. Die Form und Gestalt dieses Milchabgabeprofiles (höchster Milchfluß, Durchschnittsfluß innerhalb eines Pulszyklusses bzw. Saugphase, Plazierung des Profiles innerhalb der Saugphase) ist eine tier- bzw. zitzenindividuelle Reaktion auf die beim Melken angewendete Vakuumapplikation. Durch die Veränderung von Melkparametern (z. B. durch Änderung der Höhe des Melkvakuums, Änderung der Flankenwinkel, Ausbildung der Entlastungsphase) kann der Prozeßrechner feststellen, ob der Milchfluß aus der Zitze dadurch früher oder höher einsetzt bzw. länger anhält und ob sich dadurch ein höherer Durchschnittsmilchfluß innerhalb des Pulszyklusses bzw. innerhalb der Saugphase erzielen oder evtl. der benötigte Kraftaufwand herabsetzen läßt, und kann die Melkparameter nach tier- bzw. zitzenindividuellen Milchflußkriterien regeln. Damit ist z. B. eine optimale Einstellung der Melkparameter des Pulszyklusses und der Flankenwinkel auch in Abweichung von den in den einschlägigen Normen vorgegebenen Werten möglich, da diese Werte in den Normen nur im Sinne einer als optimal angesehenen Bandbreite für alle zu melkenden Tiere festgelegt sind.

Ein Beispiel für eine rechnerische Auswertung des Milchflußprofils, welches speziell zur Steuerung einer optimalen Länge der Saugphase geeignet ist, ist folgendes: Es sei t die jeweils vom Beginn der laufenden Saugphase an verstrichene Zeit, m (t) die seit Beginn der Saugphase geflossenen Milchmenge und T _e die vorgegebene Länge der Entlastungsphase im Pulszyklus. Der Rechner kann dann die Funktion

berechnen. Diese Funktion wird am Anfang der Saugphase mehr oder weniger stetig zunehmen und schließlich ein Maximum erreichen. Ein Abnehmen dieser Funktion nach Erreichen des Maximums zeigt an, daß eine weitere Verlängerung der Saugphase keinen ausreichenden Zuwachs an Milchmenge mehr bringen würde und daß es stattdessen vorteilhafter ist, die Saugphase zu beenden, um desto schneller eine neue Saugphase mit wieder frisch einsetzendem Milchfluß beginnen zu können. Die optimale Länge der Saugphase dürfte somit bei Erreichen des Maximums der vorgenannten Funktion gegeben sein, und der Prozeßrechner sollte dann die Umschaltung auf Entlastungsphase steuern. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel des Milchflußprofils würde die vorgenannte Auswertung ergeben, daß die optimale Länge der Saugphase bei 520 ms liegt.

Die Richtigkeit eines so ermittelten Optimismus der Saugphasenlänge kann vom Rechner in nachfolgenden Pulszyklen überprüft und ggf. korrigiert bzw. laufend in jeder Saugphase bestimmt werden. Das Programm des Prozeßrechners kann auch so gestaltet sein, daß nach einem oder mehreren Pulszyklen, in denen z. B. die Saugphasenlänge optimiert wurde, die so gefundene Saugphasenlänge konstant gehalten und stattdessen vom Rechner eine Optimierung eines anderen Melkparameters, z. B. die Höhe des angelegten Vakuums, vorgenommen wird.

Zur Vermeidung eines Zitzenbecherkletterns und zur Erreichung eines vollständigen Ausmelkens bei nachlassendem Milchfluß kann die Saugphase beendet werden, sobald z. B. die Steigung des abfallenden Milchflusses innerhalb der Saugphase einen bestimmten Wert annimmt oder ein bestimmter Momentanwert oder Durchschnittswert des Milchflusses innerhalb des Pulszyklusses oder der Saugphase unterschritten wird. Stattdessen oder zusätzlich ist es besonders vorteilhaft, durch die Absenkung des zitzenendigen Vakuums und/oder die Veränderung der Flankenwinkel des Differenzdrucks zwischen zitzenendigem Druck und Druck im Pulsraum zusätzlich ein Eindringen von Vakuum in die Zitzenzisterne oder Euterzisterne und damit ein Zitzenbecherklettern zu verhindern und einen vollständigen Milchentzug zu erreichen. Am Milchflußprofil bzw. an der daraus ermittelten Milchmenge pro Pulszyklus oder pro Zeiteinheit kann auch erkannt werden, wenn die Zitze soweit ausgemolken ist, daß die Fortsetzung des Melkvorgangs zum Blindmelken führen würde, und in diesem Fall kann z. B. vom Rechner ein Befehl zum Beendigen des Melkens und evtl. zur Melkzeugabnahme gegeben werden.

Fig. 3 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 2 ein anderes Milchflußprofil. In diesem Falle wurde auch das zitzenendige Vakuum pulsiert, und zwar zwischen einem Wert von 40 kPa in der Saugphase und 20 kPa in der Entlastungsphase. Den Verlauf des Vakuums im Pulsraum gibt wieder die obere Kurve in Fig. 3 an. Die Linie A markiert auch hier den Beginn des möglichen Milchflusses aus der Zitze. Das Milchflußprofil zeigt nach den 80 ms Verzögerungszeit, die die Milch vom Verlassen der Zitze bis zur Messung im Meßgefäß benötigt, einen Milchfluß an, d. h., der Milchfluß aus der Zitze beginnt bei dieser Zitze und bei dieser Vakuumapplikation sofort ab dem Zeitpunkt, ab dem Milch aus der Zitze fließen kann. Der Milchfluß erreicht innerhalb von 120 ms eine Flußhöhe von 1,4 l/min, verharrt etwa 100 ms auf etwa dieser Höhe und fällt dann rapide auf einen etwa konstanten Milchfluß von 0,85 l/min für den Rest der Saugphase ab. Die Dauer des Milchflusses aus der Zitze ist mit 650 ms genau so lange, wie die Zitzengummiposition einen Milchfluß aus der Zitze zuläßt.

Die Ausprägung des Spitzenmilchflusses von 1,4 l/min könnte durch zwei Faktoren bewirkt worden sein. Erstens könnte der Strichkanal in der Zitzenspitze durch den sich öffnenden Zitzengummi überdehnt worden sein und sich dann auf einen durchschnittlichen Strichkanaldurchmesser eingestellt haben. Zweitens könnte nach dem Spitzenmilchfluß ein milchflußbegrenzender Anstau von Blut und Lymphe in der Zitzenspitze den Strichkanaldurchmesser verringert und so die Milchflußhöhe begrenzt haben. Eine Kombination von beiden Faktoren ist auch möglich. Von Bedeutung für die zitzenindividuelle Regelung der Melkparameter ist, daß der Milchfluß bis zum Ende der Saugphase auf einer Flußhöhe von etwa 0,85 l/min verharrt und sich nicht noch innerhalb der Saugphase wesentlich weiter verringert. Im Vergleich zu Fig. 2 bewirkt hier die Veränderung der Melkparameter von einem konstanten Melkvakuum zu einer periodischen Vakuumabsenkung bei insgesamt geringerem Kraftbedarf und geringerer Belastung des Zitzengewebes ein anderes Milchabgabeprofil mit höherem durchschnittlichem Milchfluß. Eine Anwendung der oben beschriebenen Berechnung der Funktion f (t) würde hier z. B. zeigen, daß das Maximum dieser Funktion am Ende der Saugphase noch nicht erreicht ist und die Saugphase deshalb verlängert werden sollte, wenn ein möglichst hoher durchschnittlicher Milchfluß erzielt wreden soll. Insbesondere kann die laufende Saugphase, z. B. auch in Intervallschritten, verändert werden, bis das Maximum der Funktion f (t) erreicht ist. Die optimale Saugphasenlänge kann dann durch Vergleich mit dem nächsten gemessenen Milchflußprofil überprüft werden.

Fig. 4 wurde bei einem konstanten Melkvakuum von 40 kPa und einem zwischen 40 kPa Vakuum und 40 kPa Überdruck pulsierenden Pulsraumdruck gemessen. Sie zeigt, daß im linken Milchflußprofil 1 die Milch ohne erkennbaren Flußrückgang innerhalb der Saugphase bis zu ihrem Ende fließt. Bei längerer Saugphase ergibt sich das rechte Milchflußprofil 2, welches zeigt, daß ein milchflußbegrenzender Anstau von Blut und Lymphe bzw. ein bedeutender Milchflußrückgang im Milchflußprofil 2 erst nach einer Saugphasenlänge von 1300 ms eintritt. Eine Berechnung der Funktion f (t) in der oben beschriebenen Weise würde ergeben, daß deren Maximum, und somit die optimale Saugphasenlänge, bei 1260 ms liegt. Durch die Verlängerung der absoluten Länge der Saugphase kann, bei sonst gleichen Bedingungen, der durchschnittliche Milchfluß erhöht, bzw. die Melkzeit verkürzt werden. Die Steigerung des Durchschnittsmilchflusses resultiert dabei nicht aus einer Erhöhung des Spitzenmilchflusses innerhalb des Pulszyklusses, sondern wird durch ein Verschieben der prozentualen Anteile von Saugphase und Entlastungsphase am gesamten Pulszyklus und eine Veränderung der Pulszyklenzahl pro Zeiteinheit bewirkt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung eines Melkzeuges zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. bei Kühen, sind von den in Fig. 1 gezeigten Teilen mindestens der Zitzenbecher 3 und das Meßgefäß 11 viermal vorhanden. Der Prozeßrechner 25 kann die gemessenen und ausgewerteten Milchflußprofile der einzelnen Zitzen zu Steuergrößen zur gemeinsamen Steuerung der Vakuumapplikation für alle vier Zitzen auswerten. Vorzugsweise sind aber auch die oberhalb des Prozeßrechners 25 dargestellten Steuereinrichtungen für die Vakuumapplikation viermal vorhanden, so daß das Vakuum an jeder Zitze individuell gesteuert bzw. eingestellt werden kann. Der Prozeßrechner 25 kann auch für mehrere Melkzeuge dienen. Bei den derzeit in der Entwicklung befindlichen computergesteuerten Melkrobotern erbringt erst eine Verbindung von Melkroboter und dem erfindungsgemäßen Verfahren die Voraussetzung für ein automatisiertes Melkverfahren, das bedienungspersonalneutral nach vorgegebener Zielformulierung einen optimalen Milchentzug vom Ansetzen des Melkzeuges bis zur Melkzeugabnahme gewährleisten kann. Jedoch auch in Melkstandanlagen, und bei handlicher praxisgerechter Ausführung der Melkzeuge in Anbindeställen, kann das erfindungsgemäße Verfahren einen tier- bzw. zitzenindividuellen optimalen Milchentzug gewährleisten. Da in Melkständen und Anbindeställen verfahrens- und melkroutinebedingt mehrere Melkeinheiten gleichzeitig zur Anwendung kommen, müssen aus ökonomischer Sicht der Verfahrensvorteil bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Investitionskosten abgewägt werden. Eine für den einzelnen Milcherzeuger günstige vereinfachte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß bei allen Tieren einer Herde die tierindividuelle optimale Vakuumapplikation einmal oder mehrmals während einer Laktationsperiode mit einem angemieteten Melkzeug mit Melk- Meß-Anordnung ermittelt wird und die ermittelte Einstellung der Vakuumapplikation tierindividuell, bei vorhandenem Prozeßrechner und pneumatischem Steuerteil pro Melkzeug, oder herdenindividuell eingestellt wird. Auch kann bei der Neueinrichtung einer Melkanlage eine Ermittlung der optimalen Melkparameter für die vorhandenen Tiere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. vom Hersteller und Lieferanten der Melkanlage mit von diesem zur Verfügung gestellter Meßapparatur und Prozeßrechner durchgeführt werden. Die Einstellung der Melkparameter der Vakuumapplikation auf einen optimalen Mittelwert für einige zehn Tiere erbringt immer noch wesentliche Vorteile für einen schonenderen, schnelleren Milchentzug als die Anwendung einer werkseitig für die Grundgesamtheit aller Tiere angegebenen oder vorgeschriebenen Melkparametereinstellung.

Claims (8)

1. Verfahren zum maschinellen Milchentzug unter Verwendung eines Melkzeugs mit Zitzenbechern, an die zitzenendig und/ oder in einem einen Zitzengummi umgebenden Pulsraum ein in Pulszyklen pulsierendes Vakuum angelegt wird, wobei der Milchfluß mindestens einer einzelnen Zitze erfaßt und in Abhängigkeit vom Milchfluß das angelegte Vakuum beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in oder unmittelbar hinter mindestens einem Zitzenbecher innerhalb einzelner Pulszyklen das Milchflußprofil gemessen wird, welches die zeitliche Abhängigkeit der Milchmenge oder des Milchflusses aus der betreffenden Zitze angibt, und daß durch rechnerische Auswertung des Milchflußprofils in einem Prozeßrechner eine oder mehrere Steuergrößen zum Steuern mindestens eines Parameters der Vakuumapplikation während des laufenden Melkvorgangs und/oder zum Einstellen mindestens eines Vakuumparameters für einen folgenden Melkvorgang gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuergrößen zur Steuerung oder Einstellung eines oder mehrerer der nachstehenden Parameter der Vakuumapplikation gewonnen werden:

• - Zitzenendiger Druck in der Saugphase und/oder in der Entlastungsphase;
• - Druck im Pulsraum in der Saugphase und/oder der Entlastungsphase;
• - Differenz zwischen zitzenendigem Druck und Pulsraumdruck;
• - Dauer der Pulszyklen;
• - relative Dauer der Saugphase und/oder der Entlastungsphase im Pulszyklus;
• - Steigung der Anstiegs- und/oder Abfallflanken der Druckänderungen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Milchflußprofil in Relation zu den Umschaltzeitpunkten und/oder den Anstiegs- und Abfallflanken der Druckpulsation ausgewertet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand der laufenden Messung und Auswertung des Milchflußprofils mindestens ein Vakuumparameter, insbesondere die Länge der Saugphase oder die Steilheit der Druckänderung am Ende der Saugphase, noch im gleichen Pulszyklus gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des in einem Pulyzyklus gemessenen und ausgewerteten Milchflußprofils mindestens ein Vakuumparameter, insbesondere die Steilheit des Druckanstiegs oder -abfalls, eines jeweils nachfolgenden Pulszyklusses gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß durch rechnerischen Vergleich von zwei oder mehreren, nacheinander unter Änderung mindestens eines Vakuumparameters gemessenen Milchflußprofilen eine Regelung der Melkparameter im Sinne einer Optimierung des Melkvorgangs erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierung im Hinblick auf eine oder mehrere der nachstehenden Optimierungsgrößen erfolgt.

• 1. Schonendste Behandlung bei größtmöglichem Milchfluß;
• 2. schonendste Behandlung bei zufriedenstellendem Milchfluß;
• 3. maximaler Milchfluß;
• 4. Effektivität der Saugphase und/oder der Entlastungsphase;
• 5. Vermeidung eines Zitzenbecherkletterns;
• 6. Vollständigkeit der Euterentleerung;
• 7. Vermeidung eines Blindmelkens;
• 8. zitzen- und tierindividuelle Stimulation;
• 9. Angleichung der Melkgeschwindigkeit aller Tiere einer Gruppe im Melkstand.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch rechnerische Auswertung der Milchflußprofile die ermolkene Milchmenge pro Pulszyklus und/oder die Milchmenge des gesamten Melkvorgangs errechnet und als Steuer- bzw. Optimierungsgröße verwendet wird.