Lezione macchine mungitrici

Prof. Massimo Lazzari
IMPIANTI E STRUTTURE
Corso di laurea in PAAS
1
MUNGITURA MECCANICA
2
Capitoli: 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13
3
Composizione del latte
Specie
Acqua Grassi Caseina prot. siero Lattosio ceneri kcal/100g
Coniglio
67,2
15,3
9,3
4,6
2,1
1,8
202
Cavallo
88,8
1,9
1,3
1,2
6,2
0,5
52
Bovino
87,3
3,9
2,6
0,6
5
0,8
70
Pecora
82
7,2
3,9
0,7
4,8
0,9
102
Capra
86,7
4,5
2,6
0,6
4,3
0,8
70
Cane
76,4
10,7
5,1
2,3
3,3
1,2
139
Suino
81,2
6,8
2,8
2
5,5
1
102
Foca
34,6
53,2
4,6
4,3
0,1
0,5
516
Elefante
78,1
11,6
1,9
3
4,7
0,7
143
4
Struttura della mammella
5
Struttura della mammella
6
3000 anni di mungitura manuale
7
Ancora negli anni 1960 i contratti sindacali
prevedevano che un bergamino mungesse
manualmente 15 vacche
8
Mungitura manuale oggi
9
10
1850 primi tentativi mediante
cateteri
11
1850 primi tentativi mediante
“strizzatura”
12
1850 primi tentativi mediante
“strizzatura”
Pressione
esterna come
mano
13
1890 primi tentativi mediante
“strizzatura” con alternanza di livelli
di pressione
Notare la posizione dove il
capezzolo viene strizzato
14
1850 primi tentativi mediante suzione
Depressione
esterna come
vitello
15
1850 primi tentativi mediante
suzione
16
Diffusione della mungitura
meccanica negli anni '40
(Bramley et Al. 1992)
Paese
Nuova Zelanda
Australia
Svezia
Gran Bretagna
Stati Uniti
% di allevamenti
dotati di macchine
mungitrici
55
55
35
30
10
Paese
Danimarca
Olanda
Belgio
Francia
Germania
% di allevamenti
dotati di macchine
mungitrici
10
3
2
0,2
0,2
17
Produzione di latte nel mondo
UE-15
India
USA
Russia
Brasile
Nuova Zelanda
Ucraina
Polonia
Australia
Cina
Argentina
Messico
Turchia
Giappone
Canada
Colombia
Altri
Mondo
1992
1997
2000
2001
122145
53851
68432
47015
16273
8050
18955
13153
6941
7178
6795
7182
8871
8576
7633
4345
101454
506981
121808
67969
70801
33835
19245
11058
13540
12123
9304
8792
9372
8091
9001
8645
8100
5492
114281
531456
121445
76800
76045
31560
22134
12235
12436
11889
11172
10308
9933
9305
8866
8497
8159
5740
116737
121295
76950
75075
32000
22588
13153
12800
12030
11398
10320
9500
9485
8866
8450
8250
5740
117965
Var. %
01/00
-0,1
+0,2
-1,3
+1,4
+2,0
+7,5
+2,9
+1,2
+2,0
+0,1
-4,4
+1,9
+0,0
-0,6
+1,1
+0,0
+1,1
+0,7
Var. %
01/92
-0,7
+42,8
+9,7
-31,9
+38,8
+63,4
-32,5
-8,5
+64,2
+41,8
+39,8
+32,1
-0,0
-1,5
+8,1
+32,1
+16,3
+10,0
18
19
20
21
22
23
Elementi di costo e tecnologie che debbono caratterizzare le diverse
soluzioni di mungitura meccanica a seconda dei diversi sistemi
zootecnici
gruppo1 – PVS
gruppo2 - Australia
gruppo3 – USA
gruppo4 – Europa
Costo
-+
++
Tecnologia
-+
++
24
Tipologia di macchine e impianti che
dovrebbero soddifare nel futuro i diversi
sistemi zootecnici.
macchine
a carrello
impianti impianti
a secchio mobili
gruppo1 - PVS
gruppo2 - Australia
++
--
++
--
-++
sale
mungitura
lineari
++
gruppo3 - USA
Gruppo4 - Europa
--
--
+
+-
++
++
sale
robot
mungitura
rotative
--+
- (a meno
che non si
inventino
robot
mobili)
+
+
++
25
Alimentazione naturale vitello
26
Fisiologia della lattazione
arco riflesso neuroendocrino dove la
componente afferente è data dagli stimoli
nervosi mentre quella efferente dall'ossitocina.
Tutti i fattori che possono indurre stress
agli animali comportano liberazione di
catecolamine e provocano una riduzione
della liberazione di ossitocina e un minore
27
flusso di emissione del latte.
Fisiologia della lattazione
Deformazione dei meccano-cettori capezzolari provoca impulsi
nervosi trasmessi (attraverso i nervi mammari al midollo, nel
quale viaggiano nel tronco dorsale spinale fino all'ipotalamo) a
livello delle cellule neurosecretrici dei nuclei sopraottico e
paraventricolare responsabili della sintesi dell'ossitocina – tempo
1-2 secondi
Ormone legato ad una specifica proteina (neurofisina I) giunge alla
ghiandola attraverso il circolo sanguigno – tempo 19-22 secondi
Liberato dalla componente proteica, l'ormone si lega a specifici
recettori delle cellule mioepiteliali determinandone la contrazione
– tempo 6 secondi
Riempimento dei grandi dotti e della cisterne della mammella e dei
capezzoli con aumento della pressione endomammaria a 5 kPa –
20-30 secondi
Inizio suzione o mungitura – tempo totale da inizio stimolazione28
dell’ordine di1 min
Emissione ottimale
L’ossitocina ha una emivita
di 1,5-2 min poi scompare
rapidamenti
29
Emissione anomala
sovramungitura;
latte residuo
30
http://www.youtube.com/watch?v=UPVKMtQ9rlI
Schema ancora attuale
I fase
Suzione con
depressione di 40
kPa
II fase
Massaggio con
pressione
atmosferica
31
Pressione
F
S
32
Scale per la misura di pressione e
vuoto
Pressione atmosferica
Livello di vuoto
Scala Assoluta
0 kPa
58 kPa
100 kPa
Scala Relativa
- 100 kPa
- 42 kPa
0 kPa
Scala del Vuoto
100 kPa
42 kPa
0 kPa
33
34
DUE MUNGITURE GIORNO
9t/300 gg = 30 l/gg = 15 l/mungitura
+ di 20 l/mungitura a inizio lattazione
35
COMPONENTI IMPIANTO DI MUNGITURA
REGOLATORE
MANOMETRO
PULSATORE
TUBO DEL VUOTO
GRUPPO
PRENDICAPEZZOLI
TUBO LUNGO
VUOTO
INTERCETTORE
SANITARIO
LATTOMETRO
TUBO LUNGO
LATTE
VASO
TERMINALE
LATTODOTTO
POMPA VUOTO
POMPA
ESTRAZIONE DEL
LATTE
TUBO DEL LATTE
– AL SERBATOIO
REFRIGERATO
36
Gruppo
mungitura
Portaguaina
rigido
Tubo corto
del vuoto
Tubo corto
del latte
Collettore
37
POMPA DEL VUOTO
Tipologie di pompe del vuoto:
• Palette (“a olio”): la più diffusa; la più
economica; elevata manutenzione.
• Anello liquido: silenziosa; complessa; basso
rendimento.
• Lobi: silenziosa; bassa manutenzione; costosa.
Dimensionamento corretto =
Stabilità di vuoto
38
POMPA DEL VUOTO a palette
Determinazione della portata
Per il dimensionamento:
• Norme ISO
• “Norme pratiche”: 150-200 l/min posta
39
http://energythic.com/usercontent/3/2012.09.27_Vane_pump_operating_principle.gif
POMPA DEL VUOTO
ad anello liquido
http://www.youtube.com/watch?v=wIbIzCS1jHU
40
POMPA DEL VUOTO
A LOBI
http://www.youtube.com/watch?v=vE7y0ElIrgk
41
42
POMPA DEL VUOTO
Installazione
•Sicurezza: protezioni; interruttore
motore
•Accessibilità: Controlli e interventi
veloci (prevedere attacchi per le
misurazioni di portata)
•Isolamento acustico
43
REGOLATORE DEL VUOTO
Garantisce il
livello ottimale
di vuoto
nell’impianto (42
kPa)
bilanciando
eventuali ingressi
occasionali o
accidentali di
aria
44
REGOLATORE DEL VUOTO
1000
Portata della Pompa
Portata (l/min)
800
Portata attraverso il regolatore
600
Attacco gruppo
Perdite
400
Consumo Impianto
200
0
a
Tempo
45
Regolatore del vuoto
(1) = Q1- Q2
(2) = Q2- Q3
(3) = Q2- Q4
(4) = riserva effettiva
Q2
(5) = perdite regolatore
Q3
Q1
Q1-Q2 =consumo aria
componenti comuni
Q2-Q3 = consumo aria
singolo gruppo
Q2-Q4 = consumo aria
di tutti i gruppi
Q4
La portata del regolatore deve essere almeno pari a quella della pompa e
deve fare in modo che il livello di vuoto si mantenga entro il range di + o
– 2 kPa rispetto al livello di vuoto al quale il regolatore stesso è tarato
Regolatore del vuoto meccanici
47
Regolatore pneumatico servo
assistito
48
INVERTER SUL GRUPPO
MOTORE/POMPA
• Dispositivo elettronico che misura la pressione e
di conseguenza diminuisce la frequenza della
corrente elettrica (in rete è a 50 Hz) e in tal modo
contiene la portata della pompa;
• Passando da 50 a 40 Hz si ha 40/50 = 0,8 volte la
portata nominale (l/min)
• Diminuzione dei consumi energetici dell’ordine
del 50%
• Si monta eliminando completamente il regolatore
o lasciandolo con funzione di valvola di sicurezza
49
Manometro
50
IL PULSATORE
Coppia di
elettrovalvole
per generare
l’alternanza
vuoto-pressione
atmosferica
all’interno della
camera di
pulsazione
51
IL PULSATORE
52
RAPPORTO DI PULSAZIONE
RAPPORTO FRA :
faasi a+b di passaggio alla mungitura e di mungitura e
Fasi c+d di passaggio al massaggio e di massaggio
rapporti 1:1 -50-50-, o 1.5:1 60-40- (60 % durata della fase di mungitura, 40% del
massaggio), o anche 70:30, valori che possono valere sia per le bovine, sia per altre
specie. E’ evidente che quanto maggiore è la durata della fase di mungitura, tanto
maggiore sarà la velocità di mungitura. D’altro canto, tanto più perdura il tempo di
massaggio, tanto più delicata sarà l’azione della macchina. In tutti i casi è opportuno
che la durata vera e propria del massaggio non risulti inferiore al 20 % dell’intero ciclo.
Secondo la norma ISO 5707/96, per le bovine la durata minima delle fasi b, di
mungitura, e d, di massaggio, sono rispettivamente pari al 30 e 15% . La soluzione di
compromesso, adottata dalla maggior parte di costruttori e allevatori, è quella di 1,5-1,
ovvero 60/40, ma la scelta andrebbe fatta a livello aziendale in funzione della mandria,
produzioni unitarie e velocità di emissione, e del tipo di impianto. I pulsatori elettronici,
programmabili, aiutano in questo senso.
53
Frequenze e rapporto di
pulsazione nelle diverse specie
di interesse zootecnico
FREQUENZA DI
PULSAZIONE
(cicli/minuto)
RAPPORTO DI
PULSAZIONE
PREVALENTEMENTE
ADOTTATI
Bovini
60
40:60
Bufalini
60
40:60
120-180
40:60
80-90
40:60
SPECIE
Ovini
Caprini
54
IL PULSATORE
55
IL PULSATORE
56
IL PULSATORE
57
IL PULSATORE
58
PROFILI DI PULSAZIONE SPECIALI
Anteriore/Posteriore:
tempi di mungitura
• Ant:
• Post:
per uniformare i
50:50
70:30
Variabile (dipendente dal flusso richiede lattometro)
• Flusso elevato: 72:28
• Flusso basso:
50:50
59
VUOTO DI PULSAZIONE E VUOTO DI
MUNGITURA
Sistema a doppio vuoto indipendente (Royal) per la mungitura delle
pecore. Il livello di vuoto del circuito di pulsazione o massaggio (45
kPa) è più elevato di quello del circuito di mungitura (40 kPa). 60
PER GARANTIRE
LA SALUTE DELLA MAMMELLA
Il livello di vuoto deve essere contenuto, senza
fluttuazioni, entro un valore che non possa causare
danno ai tessuti del capezzolo.
L’azione del vuoto deve essere interrotta ciclicamente,
con lo scopo di permettere al capezzolo di
decongestionarsi.
Il latte deve essere immediatamente evacuato, evitando
eventuali riflussi che potrebbero riportare il latte
appena estratto in contatto con il capezzolo.
61
A e B, lo scorretto funzionamento della
guaina, a causa del cattivo funzionamento del
pulsatore, espone il capezzolo a lesioni. C e D
funzionamento corretto
62
Il gruppo terminale
63
64
Intercettore sanitario
65
Portaguaina e guaina
camera
dell’imboccatura
portaguaina
rigido
imboccatura
guaina vera e
propria
camera di
pulsazione
tubo corto
latte
raccordo tubo
corto vuoto
66
67
68
LA GUAINA
Caratteristiche:
•Tipo di testa: Piatta / Bombata
•Materiale: Gomma / Silicone
• Elasticità => Qualità del
Materiale / Spessore delle pareti
69
TESTA PIATTA O TESTA BOMBATA?
Testa bombata
capezzoli
cilindrici
Testa piatta
capezzoli a
pera
… Guaine di qualità!
70
GUAINA
TESTA PIATTA O TESTA
BOMBATA?
… Guaine di qualità!
71
LA GUAINA
GOMMA O SILICONE ??
• Silicone: elasticità,
flessibilità, durata.
• Gomma: economiche
sostituzione + frequente
72
LA GUAINA
I tubi corti del latte devono
allontanare velocemente il
latte dal capezzolo!!
•Ø interno 8 mm
•Ø interno 10 mm
•Ø interno 12 mm
73
LA GUAINA
Durata
600-800 ore di lavoro
2000-2500 mungiture
4-6 mesi
Guaina vecchia = Mastite
Meglio non rischiare!!!
74
IL COLLETTORE
Quale collettore?
Quello che scarica meglio!
(Non ci deve essere
accumulo di latte nel
collettore)
75
IL COLLETTORE
76
IL COLLETTORE
77
IL COLLETTORE
78
IL COLLETTORE
79
IL COLLETTORE
80
LATTODOTTO
81
Flusso inverso e impatto
INGRESSO
ARIA
IMPATTO
VUOTO
20 kPa
VUOTO
40 kPa
VUOTO
25 kPa
da Levesque 1998, modificato
82
Flusso inverso e impatto
83
STACCO AUTOMATICO
Lo stacco automatico
consente di:
• Diminuire i problemi di
sovramungitura
• Incrementare la produttività del
lavoro
84
STACCO AUTOMATICO
Componenti
• Flussometro/Lattometro
• Centralina
• Braccio di sostegno/trazione
gruppo
• Attuatori (cilindri pneumatici)
85
STACCO AUTOMATICO
a fune
86
STACCO AUTOMATICO
CON TRAZIONE
87
IL LATTOMETRO
Conteggio di
porzioni della
produzione totale:
• Costanti
• Variabili
88
IL LATTOMETRO
89
IL LATTOMETRO
Quale lattometro?
• Approvato ICAR
• Valutare gli altri componenti
del sistema di automazione
• Valutare la capacità di dialogo
del Software
90