智優擠奶機

范聞明 羅晶 李琳 李云宇 苗程穎 劉娟娟

摘要：伴隨著我國的全局的農業與牧業產業經濟與產業供給結構變化和發展的不斷調整以及我國居民整體生活水平的整體不斷提高，導致人民對奶制品的需求不斷上漲，從而促進乳產品制造業逐漸成為一個高上升市場產業，進而也促使我國的人工飼養奶牛數量逐年上漲。相對地，畜牧養殖業的大規模出現也刺激了下游配套設備廠商的技術迭代更新。由于人工的繁重工作，也必然導致了傳統的人工擠奶逐漸被更加一體化、智能化、集成化的工業機器所取代，加之乳制品生物特性，對品質的基本監測與鑒定更是不可取少。至此，自動擠奶與檢測已成為一種不可避免的趨勢。

關鍵字：擠奶機;智能;集成化

一、背景

在近幾年來，伴隨著乳業的蓬勃發展以及奶制品業的競爭加劇，生產結構組織改革的重要性將變得俞加明顯。全民科普和人均科學文明素質的提高也讓人們對乳制品的質量來源越來越重視，這也使加工生產乳制品的商家對乳制品源頭產品的品質要求目標提高，從而迫使整個乳產品上下游生產產業發展從早期的數量型發展為現在的質量與數量并重型。由于過去傳統的人工擠奶對于人力的消耗過于巨大，同時伴隨著現今的人力成本逐漸提高，現代自動化信息技術和現代管理自動化在畜牧業發展中起著越來越不可替代的作用。在現代奶供應基地，擠奶機的功能與質量優勢是決定牛奶供應質量的一個重要因素，對生產乳產品的機械和設備的創新性技術的研究直接激勵了中國乳業采用新技術。

二、作用原理

智優擠奶機其結構大體分為入欄控制器，按摩擠壓器，無菌泵和檢測機四大部分組成。智優擠奶機的按摩擠壓器與市場上傳統的擠壓器并無不同。而智優真無菌包括電機、壓力表、調節器、收集罐等部件組成。每套智優擠奶機由8～10套按摩擠壓器組成，每套可以提供應80～100頭母牛，實現全自動擠奶的智能自動化過程。而智優奶質檢測機則集成了生物顯微鏡、電子分析天平和嵌入式微機等設備。通過該擠奶機擠奶，擠出來的奶通過管道直接流入無菌罐中，從而與外界完全隔絕開來，并且保證了更加安全、更加衛生。且能根據乳液的流動，實時而智能的調節無菌擠奶杯的杯內真空壓力數值。當擠奶步驟完全完成時，無菌擠奶杯可自動脫離，通過多種冷凍劑，從而可使牛奶溫度迅速降到合適的低溫狀態，以減少細菌繁殖感染的可能和風險，通過人工套奶杯，打開剎車，打開電源，把機器轉過來，從而實現擠奶。在擠奶后，通過集成的檢測機，對收集的部分乳樣品通過電子分析天平進行物質含量分析，以及生物顯微鏡借助微機中安裝的含有OCR人工智能圖像識別技術的程序，檢測微生物含量。

三、工作過程

智優擠奶機配備了入欄控制器，它的主要作用是避免奶牛在入欄時意外擁堵導致轉盤停轉的問題，進而快速而有序地引導奶牛進入轉盤，從而可以降低奶牛在擠奶前的過度應激反應，從而可以大大提高擠奶速度和提高奶質。

隨后，在奶牛進入擠奶機后，先擠一些奶，把擠出的奶置于帶有高透過濾性的低滲濾網的杯子中，送入檢測機中檢查是否有異樣，以此判斷該乳區是否健康，進而進行進一步的擠奶作業。在實地實踐中，我們發現初擠的幾杯奶中，往往會含有較多的微量微生物。所以在最初擠出的一些奶不能擠入優質的牛奶中，避免細菌從奶牛乳頭的乳頭孔進入到健康的乳房區域。而且，在擠奶過程中要時刻注意奶牛的排乳反射現象，因此，當作業的奶牛很明顯的出現排奶反射這一生理反應時，一定要盡快戴上擠奶杯進行擠奶。否則，乳汁從乳腺流入乳池的速度會減慢或中斷，進而會影響工作效率進而可能會影響乳產品的質量。在實際操作中，如果存在錯失套杯時機的狀況，會大大縮減使用在擠奶時的催產素的作用時間，從而使乳房內的殘留奶增多，這會很多造成不必要的污染和浪費。所以一般要求從一開始擠奶開始計時，再擠了將近1分鐘時套杯。因為血液中催產素的濃度此時已上升到最高狀態，而智優擠奶機就會經過大數據計算精準套杯。

在判斷乳汁是否被擠出時，機器會通過多項精密的傳感器檢測管內是否有乳汁流出，此時用機械檢查乳房是否有乳汁殘留情況發生。在精準的機器識別下，能清楚而明確的得出相應的結論。因為一個乳房情況會有一定傾斜，使乳頭也不同文化程度地指向它們的身體下方，當奶爪在地心引力的強作用影響作下，往往它們的乳頭方向總是垂直向下的，即使有偏移，它的左右擺動幅度也不會太大。當乳房內奶量剩余很少時，乳房內的牛奶會在流向乳頭時受到一定的阻力作用。而在此時我們對它進行擠奶時機器將按在奶爪的中心，不斷的給予不同程度的壓力，并且可以任意向幾個正常乳區產生重要的力的作用。如果有更多的殘留牛奶，需要過后詳細檢查橡膠套和杯子的真空。

擠奶后立即取下牛奶杯，防止空擠奶，不能用力拉。操作如下：

a.關閉奶爪所通的真空。

b.請等到乳房杯乳頭室的音壓下降為止。奶杯精準穩定的放在操作臺上。

c.將無菌奶杯全部豎直朝下，并快速打開無菌泵開關，將奶杯和奶管里的牛奶液體快速而準確的吸進奶瓶中。

智優擠奶機中的檢測機還要對奶質進行初步的最基本檢測，該技術是通過其內部配套的高密度電子分析天平首先進行物質含量分析，包括但不僅限于蛋白質每毫克含量、脂肪每升含量、每升含糖量、部分乳制品常見電解質含量等。再通過其內置的高精度生物顯微鏡借助微機中的安裝的OCR人工智能圖像識別技術的程序進行顏色、微型細菌菌落識別和其聚落分布的識別并配合溫度傳感器檢測溫度來決策判斷，對于在檢測中檢出的微生物含量指標不合格和其他常規指標有不符合質量要求的牛奶樣品及其提取批次，自動運送到廢棄池內，并進行相對應的統計記錄操作。而對檢測合格的牛奶，機器也要把每次最初擠出的一小部分奶舍棄掉，以確保品質和衛生能夠符合標準。

在最后，智優擠奶機中的微機可以對數據進行自動的采集、檢測項目的記錄、對處理奶牛的身體狀況、產奶量、以及每日擠奶次數等一系列指標和非指標信息，并將其傳輸到部署的相對應的數據庫上。

四、存在優勢

我們所研究的智優擠奶機，在一定程度上極大的減少了非常不必要的重復機械勞動投入，相對應的，極大的提高了擠奶工作的效率，而且也可以初步檢測出奶牛生成的奶的品質，生產出的奶合適加工成什么樣的奶制品，省去了產業下游奶制品公司的抽樣監測對乳產品原料的浪費和儲存運輸成本以及商業風險。我們所研發的該設備有全流程標準的擠奶和奶質檢測機過程，畜牧廠家可以預知擠奶程序。在系統中，多頭奶牛在同一擠奶裝置的同一個擠奶臺上擠奶。在擠奶臺上可以安裝包括傳感器在內的技術設備，以服務于管理決策一級個體奶牛的產奶和健康管理。