智慧養牛科技:機器人擠乳日漸風行

 
2017/02/03 王思涵 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
李國華 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
機器擠乳(圖片來源:種子發)
  • 機器擠乳(圖片來源:種子發)
 
乳腺系統

乳腺是構成乳房最主要的實質組織系統,是由外胚葉分化而成的乳汁分泌器官,也是哺乳類的特有器官。

母牛懷孕時乳腺開始明顯發育,在分娩後分泌乳汁提供仔牛生長所需的養分。牛乳腺細胞的分泌屬於頂端分泌式,乳汁由乳頭排出,一乳頭一乳腺管,異於馬、人、豬與狗的一乳頭多乳腺管。乳牛要發揮高泌乳能力,與乳腺組織的質和量有關,而乳腺的發育或分泌的優劣、維持和內泌素有很大的關係。

牛有4個乳房附著於下腹後方,分別由獨立的4個乳腺泡管系與乳頭組成,也稱為分房。左右邊乳房以厚膜壁隔開,前後乳房只以薄膜分隔,4個分房的結締組織緊密相連,但各自獨立泌乳而不相通。以體積來說,前分房小於後分房,其比例約40:60,左右分房大小相同。

新鮮牛乳是白色稍泛淺黃色、不透明的液體。牛乳除由水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物、無機質組成外,另含有維生素及其他微量成分。牛乳乳汁的組成是水約87.4%、脂肪約3.8%、乳糖約4.8%、酪蛋白約2.9%、蛋白質約0.7%及礦物質約0.7%。影響牛乳成分變化的因素很多,包括擠乳間隔、營養、氣溫、牛隻健康狀態、泌乳期間長短、胎次、品種、個體的遺傳差異等。

擠乳程序

擠乳方法是否得宜不僅影響生乳品質,且左右收益。擠乳技術的優劣影響產乳量與乳脂量,粗糙的操作會增加乳中微生物數,降低牛乳品質。

在飼養頭數逐漸增加的今日,人工擠乳的方式已經無法因應酪農的經營需求,多數酪農改為使用機器擠乳。無論是人工或機器擠乳,主要分成以下幾個步驟。

擠乳前先清除牛舍內的牛糞,再以溫水洗滌各乳頭,並以乾淨的布或紙巾擦拭。洗滌及擦拭的動作要細膩溫和,達到乳房按摩的效果,這個動作對於乳量及排乳速率有正面的效果。

緊接著在開始碰觸乳房後的90秒內儘速套上乳杯擠乳。把握這黃金90秒的套杯時間,可以配合催產素的作用加速乳汁的排出,不僅可以提高乳量,對於乳房健康也非常重要。機器擠乳機多半有自動脫杯的設計,當乳汁排出的速度低於標準流速時,會自動關閉壓力脫去乳杯。

完成擠乳後,須在乳頭上塗布優碘溶液,以避免細菌在乳頭開口尚未閉合前進入乳房內部組織。擠完所有母牛後,應確實洗滌擠乳機,確保乳汁品質穩定並防止乳房炎的蔓延。

機器人擠乳機的起源

在當代工業中,機器人指能自動執行任務的機器裝置,用以取代或協助人類工作,一般是機電裝置,由電腦程式或電子電路控制。自動化擠乳系統(機器人擠乳)的起源,主要是因為80年代勞動人力成本與飼養成本逐漸增加,牛乳的收購價卻降低,導致酪農須把牛隻的牛乳產能發揮至最大而衍生出來的。1992年,荷蘭出現第一座使用自動化擠乳系統的商業牧場。

擠乳作業是乳牛場經營管理中花費最多時間的,約占牧場全部勞動力的25~35%。透過自動化擠乳系統,對節省乳牛場的人力投入與成本有很大的助益。機器人擠乳除了節省擠乳作業的勞動人力外,也進一步改變乳牛場的運作模式,大幅減少管理牧場的人力。機器人擠乳系統可以一天24小時運作,當啟動擠乳作業時,可準確地清潔乳頭、分析乳質與區分異常乳。酪農不再需要每日定時定點擠乳,且自動化控制技術會自動偵測乳房健康狀況,取代以往需要長時間肉眼判別牛隻乳房健康的做法。

2009年底,全歐使用機器人擠乳系統的酪農超過8,000戶,主要多是家庭式的1~3組擠乳設備,但仍包含有10組以上的大型酪農戶。目前使用最多自動化擠乳系統的是荷蘭,約有2,000戶酪農使用機器人擠乳機。

自動化擠乳有許多重要的程序,包含自動擠乳、乳頭清潔、乳頭偵測、自動套杯脫杯等,取代了傳統擠乳時人為操作的手、眼與耳朵功能。因此,機器人擠乳機主要有牛隻辨識系統、清潔系統、擠乳系統、辨別異常乳設備等,以滿足嚴格的乳汁品質標準。

自動擠乳系統的應用成敗與牛群的擠乳意願有很大的關聯,因此系統在擠乳過程中都會搭配自動給料系統,以提高牛群使用擠乳設備的動機與意願。目前機器人擠乳機的種類以箱式全天候智慧型擠牛乳機器人(單機可全自動擠乳60~70頭泌乳牛),以及圓盤式多台機器人擠乳機盤(每小時擠乳可達300頭)兩種為主。酪農戶多半依照牛群規模、牛舍動線、圈飼或放牧等條件,選擇合適的機器人擠乳機。

應用現況與挑戰

自2000年後,使用自動擠乳系統的牧場明顯增加,尤其是勞動力昂貴甚至找不到人願意投入擠乳工作的區域。但是對勞動力充足的地區,特別是大規模的酪農戶而言,仍會持續使用快速的、吞吐量大的擠乳設備。

自動擠乳系統的導入使牧場管理與酪農的生活型態都因而改變,使用自動擠乳系統初期相較於傳統擠乳系統需投入更多的資金,但因乳產量的增加與勞動成本的下降,每公斤牛乳的生產成本是下降的。

 
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