Обґрунтування, розробка та ефективність застосування інноваційних технологій і технічних рішень у молочному скотарстві

Abstract

Визначення основних положень удосконалення сучасного молочного скотарства базується на концепції розвитку галузі, в основі якої стоять завдання перетворення тваринництва на конкурентоспроможну галузь. Питання напряму розвитку її техніко-технологічного забезпечення тісно пов’язані з його функціональною здатністю реалізації генетичного потенціалу біологічних об’єктів виробництва з одержанням високоякісної продукції. Це і є визначальним критерієм конкурентоспроможності техніки та технологій на сучасному етапі розвитку галузі. Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню та розробці інноваційних технологій та технічних рішень виробництва високоякісного молока, враховуючи сучасні тенденції розвитку галузі та вимоги до технологічного процесу, які включають: технологію обслуговування високопродуктивних корів під час доїння, ефективні підходи щодо очищення доїльно-молочного обладнання, раціональну експлуатацію доїльних апаратів, ефективні заходи з комплектування високопродуктивного дійного стада з визначенням впливу доїльних систем на дійки вимені лактуючих корів зі встановленням фізіологічності технологій доїння, а також можливості об’єктивного аналізу виробничих результатів із застосуванням інноваційних техніко-технологічних рішень, які доповнюють практичні основи ведення молочного скотарства на комплексах промислового типу, сприяють більш повній реалізації генетичного потенціалу тварин, підвищенню продуктивності праці тваринників та якості продукції. У роботі використовувались аналітичні, зоотехнічні, лабораторні та статистичні методи. Узагальненням методичних підходів щодо оцінки різних гігієнічних чинників у тваринництві встановлено, що найчастіше застосовують саме бальну систему оцінювання. З метою визначення ступеня забруднення окремих ділянок тіла корів, що може дати відповідь про їх вплив на якість молока, розроблено спосіб і виготовлено пристрій для експертної оцінки санітарно-гігієнічного стану вимені корів, використання яких дає змогу одержувати змиви і визначати ступінь забруднення дійок вимені корів /Патент України № 82176 від 25.07.2013; Патент України № 91182 від 25.06.2014/. За розробленими техніко-технологічними рішеннями встановлено високий коефіцієнт кореляції (r = +0,966) між сумарною бальною оцінкою ступеня забруднення дійок вимені та вмістом механічних домішок на фільтрі після висушування. Проведені дослідження підтвердили гіпотезу про тісний прямий кореляційний зв’язок між якістю молока та забрудненням дійок вимені корів (r = +0,947). За розробленим способом оцінки якості гігієни вимені корів /Патент України № 113797 від 10.02.2017/ виявлено вплив ступеня забруднення дійок вимені за розробленою 5-ти бальною шкалою на показники їх бактеріального забруднення. Розробленим способом /Патент України № 101862 від 12.10.2015/ встановлено, що між сумарною оцінкою ступеня забруднення вимені і масою каліброваних елементів спостерігається високий додатний взаємозв’язок (r = +0,906). Із метою визначення комплексної оцінки гігієни корів, розроблено відповідний спосіб /Патент України № 109695 від 25.08.2016/, за яким гігієнічний стан корів оцінюють за шкалою від 1-го до 5-ти балів. Під час статистичного опрацювання показників механічного забруднення тварин виявлено вірогідний вплив оцінювання гігієнічного стану корів за 5-ти бальною шкалою на вміст змивів із вимені корів та механічне забруднення молока (р<0,001), а також на бактеріальне обсіменіння молока, що також мало високий ступінь вірогідності (р<0,001). Таким чином, проведені дослідження із застосуванням розробленого методичного підходу щодо комплексної оцінки гігієни корів підтвердили гіпотезу про тісний кореляційний зв’язок та пряму залежність показників якості молока від бактеріального й механічного забруднення вимені та гомілки корів, що обумовлює необхідність і доцільність використання розробленого способу у виробничих умовах. У проведених науково-господарських дослідах установлено, що застосування запропонованих розробок обслуговування дійних корів під час доїння (Патенти України № 115291, 94141, 113229, 118286, 119193) забезпечує одержання молока вищого ґатунку (за ДСТУ 3662–97). Поряд із цим відбувається зниження випадків виникнення маститу у тварин до 8,0 %. Установлено, що між сумарною бальною оцінкою гігієнічного стану рук оператора доїння /Патент України № 103711 від 25.12.2015/ і механічним забрудненням змиву з рук коефіцієнт кореляції має найвищу величину (r = +0,995). Поряд із цим установлено, що на показники бактеріального обсіменіння молока впливає рівень забруднення рук оператора доїння (r = +0,972). Враховуючи те, що перед доїнням руки піддаються санітарно-гігієнічній обробці за використання розробленого способу /Патент України № 81450 від 25.06.2013/, то взаємозв’язок між сумарною бальною оцінкою гігієнічного стану рук і бактеріальним обсіменінням молока корів знижується (r = +0,990). Неякісне очищення доїльного обладнання і відсутність оперативних методів контролю за якістю промивання призводять до забруднення внутрішніх поверхонь молокопровідних систем і, як наслідок, зниження якості одержуваного продукту. Тому для вирішення цього завдання розроблено спосіб /Патент України № 109057 від 10.08.2016/, в основі якого лежить застосування повітряного та напірного клапанів, поперемінне відкриття яких створює турбулентний рух промивної рідини по молокопроводу доїльної установки та пристрій /Патент України № 110859 від 25.10.2016/, який реалізує вищезазначений спосіб. Дослідженнями процесу утворення біоплівочних забруднень із молока /Патент України № 108400 від 11.07.2016/ установлено, що коефіцієнт кореляції між масою чистих та забруднених зразків має найвищу величину (r = +0,999). При використанні розробленого способу /Патент України № 108668 від 25.07.2016/ виявлено, що між залишковим забрудненням на очищеній поверхні за t = 40 °С, порівняно до t = 50 °С та t = 60 °С, при застосуванні мийних засобів, коефіцієнт кореляції становить відповідно r = +0,995 та r = +0,986. За результатами порівняльних досліджень можна констатувати, що очищення внутрішньої поверхні молокопроводу доїльної установки за розробленими способами /Патент України № 108359 від 11.07.2016; Патент України № 93741 від 10.10.2014; Патент України № 93013 від 10.09.2014/ забезпечує в змиві низький ступінь бактеріального обсіменіння (до 28,0±0,67 тис. КУО/см2), що свідчить про якісне промивання молокопровідних систем і бездоганне проведення очисних заходів. Під час опрацювання даних якості молока за розробленою бальною оцінкою якості виконання технологічної операції з очищення молокопровідних систем /Патент України № 91982 від 25.07.2014; Патент України № 76751 від 10.01.2013; Патент України № 96609 від 10.02.2015/ установлено позитивну кореляційну залежність між сумарною бальною оцінкою забруднення пластини та бактеріальним обсіменінням молока (r = +0,908; р<0,001). Аналіз результатів вивчення механічного забруднення змивів із внутрішньої поверхні молокопроводу, у відповідності до розробленої 2-ох бальної оцінки /Патент України № 93007 від 10.09.2014/ і за використання пристрою /Патент України № 99926 від 25.06.2015/, та бактеріального обсіменіння молока корів дав змогу встановити середні чисельні значення цих показників. Із метою постійного запобігання мікробній контамінації молока на всьому шляху його проходження, що досягається систематичним миттям та дезінфекцією обладнання, а також контролем якості виконання зазначених заходів, розроблено технологічні підходи /Патент України № 98010 від 10.04.2015; Патент України № 104515 від 10.02.2016/ і виготовлено відповідні пристрої /Патент України № 100875 від 10.08.2015; Патент України № 108287 від 11.07.2016/. Аналіз результатів досліджень забруднення змивів із поверхонь доїльно-молочного обладнання за розробленою бальною оцінкою та бактеріального обсіменіння молока корів, дав змогу виявити середні чисельні значення цих показників та їх відповідність до вимог за ґатунком молока (ДСТУ 3662:2015). Оцінювання чистоти поверхні доїльно-молочного обладнання за розробленою 5-ти бальною шкалою вірогідно впливає на ступінь забруднення змиву з поверхні. Так, показники змивів, оцінених за V балом, порівняно до І та ІІ балів, виявилися вірогідними р<0,001. Також встановлено додатну кореляційну залежність між показниками забруднення поверхонь доїльно-молочного обладнання за сумарною бальною оцінкою та бактеріального обсіменіння молока (r = +0,923). Між жорсткістю дійкової гуми та інтенсивністю молоковіддачі високопродуктивних корів встановлено високий прямий взаємозв’язок – r = +0,939. Із метою визначення якості гумових виробів розроблено ряд відповідних пристроїв /Патент України № 71423 від 10.07.2012; /Патент України № 76247 від 25.12.2012; Патент України № 82559 від 12.08.2013/ та способів /Патент України № 78231 від 11.03.2013; Патент України № 93739 від 10.10.2014/. Під час проведення науково-господарських дослідів за використання розробленого методу /Патент України № 92435 від 11.08.2014; Патент України № 97898 від 10.04.2015/ установлено, що зі збільшенням строку експлуатації дійкової гуми доїльного апарата АДУ-1 до 4 місяців максимальна швидкість молоковіддачі знижується з 2,0±0,25 л/хв до 1,3±0,57 л/хв або у 1,5 раза. Для визначення жорсткості дійкової гуми доїльних стаканів у комплекті запропоновано технічне рішення /Патент України № 115293 від 10.04.2017/, використання якого дало змогу скласти тарувальний графік визначення не лише жорсткості дійкової гуми, а й низки інших показників. Для дефектації та комплектування дійкових гум доїльних стаканів розроблено пристрої /Патент України № 76318 від 25.12.2012; Патент України № 81442 від 25.06.2013/ та спосіб комплектування дійкових гум доїльних стаканів у групи за жорсткістю /Патент України № 89785 від 25.04.2014/, які дають змогу диференціювати нову дійкову гуму з поєднаною молочною трубкою при однаковій довжині за величиною фіксованого подовження, а вживані, у зв’язку зі зміною їх довжини в процесі експлуатації, за величиною суми довжини і подовження та надають можливість регулювати натяжіння дійкової гуми в доїльних стаканах у фізіологічно допустимих межах. Установлено, що середня інтенсивність молоковиведення високопродуктивних корів за впровадження розробок підвищується до 1,92±0,24 кг/хв або на 9,7 %. Рівень маститу у високопродуктивних корів при цьому знижується з 10,4 % до 8,5 % або у 1,2 раза. Спосіб, який передбачає визначення строку експлуатації дійкової гуми /Патент України № 81404 від 25.06.2013/ включає розрахунок тривалості використання гуми в добах (Т), з урахуванням кількості доїльних апаратів у доїльній установці (к), кратності доїння стада за добу (m) та кількості корів у стаді, яке обслуговує доїльна установка (n). Із метою класифікації молочної лінії доїльних установок розроблено спосіб /Патент України № 99612 від 10.06.2015/, за яким у процесі досліджень між класом молочної лінії та індексом дестабілізації жирових кульок у молоці встановлено високу додатну кореляційну залежність (r = +0,998). Узагальнений коефіцієнт за розробленим способом /Патент України № 113769 від 10.02.2017/ сприяє виключенню необ’єктивносі оцінки показників молоковиведення, значення яких можуть мало різнитися один від одного, та надає кількісну характеристику фізіологічності технології доїння. Для дослідження впливу доїльних систем на дійки вимені корів розроблено спосіб /Патент України № 111167 від 10.11.2016/, за яким здійснюють вимірювання кільцевих складок (вм’ятин) на основі дійки вимені та на підставі їх розмірів визначають адаптативність доїльного обладнання. При проведенні ефективного оцінювання стану дійок вимені високопродуктивних корів при їх доборі до машинного доїння на сучасних молочних комплексах розроблено спосіб /Патент України № 118823 від 28.08.2017/, який передбачає вимірювання діаметра та довжини дійок вимені та на підставі їх розмірів визначають відповідність корів до машинного доїння. Із метою забезпечення ефективного добору великої рогатої худоби до машинного доїння на сучасних молочних комплексах, із врахуванням індексу вимені, розроблено спосіб /Патент України № 113772 від 10.02.2017/, а з метою оперативного оцінювання відповідності корів до машинного доїння розроблено спосіб /Патент України № 120802 від 27.11.2017/, за яким встановлюється динаміка молоковиведення та визначається величина відхилення показників, за якими здійснюється оцінювання. Інноваційними методами прогнозування якості молока є його визначення з урахуванням збереженості молочного жиру та класифікації молочної лінії доїльних установок /Патент України № 105271 від 10.03.2016/ та спосіб /Патент України № 92093 від 25.07.2014/, за яким передбачено використання фільтрувальних елементів та установлення ґатунковості одержуваного молока за 5-ти бальною шкалою. Суттєвою різницею в методичному плані проведених досліджень було те, що створена можливість вивчати не лише продуктивність високопродуктивних корів і показники молоковиведення, але й чинники, які впливають на тварин і якість отриманої продукції на початковому етапі його виробництва. Річний економічний ефект упровадження інноваційних технологій і технічних рішень у молочному скотарстві визначено як сума поєднання трьох одночасних ефектів: першого ефекту – від збільшення середньорічного удою молока від однієї корови; другого – від поліпшення якості кінцевої продукції; третього ефекту у вигляді економії грошових коштів на оплату праці внаслідок зменшення трудомісткості процесу доїння. Отже, реалізація проекту дає змогу одержати річний економічний ефект більше ніж 1,3 млн грн, зокрема, 4 106,4 грн на кожну голову високопродуктивних корів, або додаткові 62 копійки на кожний кілограм одержаного молока. Тому розповсюдження результатів наукового дослідження та втілення сільськогосподарськими підприємствами у виробництво проектних рішень є доцільним та вкрай необхідним. Проведені власні комплексні дослідження є науково-практичним внеском у розвиток вітчизняної галузі молочного скотарства в аспекті сучасних вимог щодо виробництва і контролю якості продукції, адже молоко залишається важливим біологічним та стратегічним компонентом харчування. Матеріали проведених досліджень наочно підтверджують, що поряд з інтенсифікацією галузі питання визначення якості молока особливо актуальне і формує напрями наукових досліджень та технологічних рішень у процесі його виробництва.