Долгосрочное производство молока и современное молочное животноводство.

Долгосрочное производство молока: история молочного животноводства с древнейших времен до современных технологий доения и сохранения молока. 🐄🥛

27 мин чтения

100%

Источник: Dairy farming — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Длительное производство молока

Молочное животноводство – это отрасль сельского хозяйства, предназначенная для длительного производства молока, которое перерабатывается (на ферме или на молочном заводе, оба из которых могут называться молочной фермой) для последующей продажи молочной продукции. История молочного животноводства восходит к раннему неолиту, примерно к седьмому тысячелетию до нашей эры, во многих регионах Европы и Африки. До XX века доение коров осуществлялось вручную на небольших фермах. Начиная с начала XX века, доение стало механизированным на крупных молочных фермах с внедрением таких инноваций, как ротационные доильные залы, доильные трубопроводы и автоматические системы доения, которые были коммерчески разработаны в начале 1990-х годов. Методы сохранения молока улучшились с появлением холодильной техники в конце XIX века, включая прямое расширение хладагента и пластинчатые теплообменники. Эти методы охлаждения позволили молочным фермам сохранять молоко, снижая его порчу из-за роста бактерий и воздействия влаги. В мировом масштабе лидирующие позиции в молочной промышленности занимают такие страны, как Индия, Соединенные Штаты, Китай и Новая Зеландия, являющиеся важными производителями, экспортерами и импортерами молока. С конца XX века наблюдается общий рост мирового производства молока, которое в 2017 году, по данным ФАО, составило около 827 884 000 тонн. Вызывает серьезную обеспокоенность количество отходов, образующихся в молочной промышленности, включая утилизацию навоза и загрязнение воздуха метаном. Также отмечается вклад отрасли в выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве, что имеет негативные последствия для окружающей среды. Принимаются различные меры для контроля количества фосфора, выделяемого молочным скотом. Использование rBST также является предметом споров. Молочное животноводство в целом подвергается критике со стороны защитников прав животных из-за проблем со здоровьем, возникающих у молочных коров в результате интенсивного животноводства.

Общие типы

Хотя любое млекопитающее способно производить молоко, коммерческие молочные фермы обычно специализируются на одном виде животных. В развитых странах молочные фермы, как правило, состоят из высокопродуктивных молочных коров. К другим видам, используемым в коммерческом молочном животноводстве, относятся козы, овцы, водные буйволы и верблюды. В Италии набирают популярность фермы по производству ослиного молока, предлагающие альтернативный источник питания для младенцев.

История

Хотя крупный рогатый скот был одомашнен еще 12 000 лет назад как источник пищи и тягловая сила, самые ранние свидетельства использования одомашненных коров для производства молока относятся к седьмому тысячелетию до нашей эры – началу неолита – в северо-западной Анатолии. Молочное животноводство развивалось в других частях света в последующие века: в шестом тысячелетии до нашей эры в Восточной Европе, в пятом тысячелетии до нашей эры в Африке и в четвертом тысячелетии до нашей эры в Британии и Северной Европе. Содержание скота осуществлялось в сараях, где коров привязывали за шею веревками или фиксировали стойлами. Кормление могло происходить одновременно с доением в сарае, хотя большинство молочных коров паслись днем между доениями. Примеры такого способа ведения молочного хозяйства трудно обнаружить, но некоторые сохранились как исторические памятники, позволяющие заглянуть в прошлое. Один из таких примеров открыт для посещения в Национальном морском побережье Пойнт-Рейс. Молочное животноводство является частью сельского хозяйства на протяжении тысячелетий. Исторически оно было одним из элементов небольших, диверсифицированных фермерских хозяйств. В течение последнего столетия появились более крупные фермы, специализирующиеся на производстве молока. Крупномасштабное молочное животноводство экономически целесообразно только там, где требуется большое количество молока для производства долгохранящихся молочных продуктов, таких как сыр, масло и т.п., или существует значительный рынок потребителей, располагающих средствами для покупки молока, но не имеющих собственных коров. Молочные фермы были наиболее эффективным способом удовлетворения спроса.

Отковывание в вакуумном ковчеге

Первые доильные аппараты были развитием традиционного доильного ведра. Первое устройство для доения устанавливалось на обычное молочное ведро и располагалось на полу под коровой. После доения каждой коровы ведро выливалось в накопительный резервуар. Они появились в начале 20-го века. Это привело к созданию подвесного доильного аппарата "Сердж". Перед доением на корову надевался широкий кожаный ремень, называемый серцингой, который обхватывал нижнюю часть спины коровы. Доильный аппарат и сборный бак подвешивались под коровой к этому ремню. Это новшество позволяло корове двигаться естественно во время доения, а не стоять неподвижно над ведром на полу.

Трубопровод доения

Следующим нововведением в автоматическом доении стала молочная линия, внедрённая в конце 20-го века. Она использует постоянную трубу для возврата молока и вторую вакуумную трубу, охватывающую амбар или доильный зал над рядами коров, с быстродействующими портами для подключения над каждой коровой. Благодаря отсутствию необходимости в молочном контейнере, доильное устройство уменьшилось в размерах и весе настолько, что могло подвешиваться под корову, удерживаясь лишь силой вакуума доильных стаканов на вымени. Молоко откачивается в трубу возврата молока вакуумной системой, а затем по гравитации поступает в вакуумный разделитель в молочном блоке, который направляет молоко в резервуар для хранения. Молочная линия значительно снизила физический труд при доении, поскольку фермерам больше не приходилось носить тяжелые ведра с молоком от каждой коровы. Она позволяла увеличивать длину и расширять коровники, но в определенный момент фермеры стали доить коров большими группами, заполняя коровник половиной или третью стада, доя животных, а затем опустошая и снова заполняя его. С дальнейшим увеличением размера стада это привело к появлению более эффективных доильных залов.

Смоковницы

Инновации в доении были сосредоточены на механизации доильного зала (известного в Австралии и Новой Зеландии как "коровник"), чтобы увеличить количество коров, обслуживаемых одним дояром. Это упростило процесс доения, позволив доить коров как на конвейере, и снизило физическую нагрузку на фермера за счет размещения коров на платформе немного выше уровня дояра, что позволило избежать постоянных наклонов. Многие старые и небольшие фермы до сих пор используют стойловые или привязные сараи, но в мировом масштабе большинство коммерческих ферм оборудованы доильными залами.

Рыбные кости и параллельные салоны

В доильных залах «елочкой» и параллельного типа доитель обычно доит коров по одному ряду за раз. Доярка переводит ряд коров из выгула в доильный зал и доит каждую корову в этом ряду. Как только все доильные аппараты сняты с доенного ряда, доярка отпускает коров к корму. Затем на освободившуюся сторону загружают новую группу коров, и процесс повторяется, пока не будут надоены все коровы. В зависимости от размера доильного зала, который обычно является ограничивающим фактором, эти ряды коров могут вмещать от четырех до шестидесяти животных одновременно. Преимущества доильного зала «елочкой» заключаются в простоте обслуживания, долговечности, устойчивости и повышенной безопасности для животных и людей по сравнению с привязным содержанием. Считается, что первый доильный зал «елочкой» был построен в 1952 году фермером из Гордонтона.

Ротари-салон

В ротационных доильных залах коровы загружаются по одной, пока вся установка вращается по кругу. Один дояр стоит у входа и обрабатывает соски вымени преддоильным раствором для предотвращения попадания бактерий. Следующий дояр подключает доильный аппарат, чтобы начать доение. К моменту, когда платформа совершит почти полный оборот, доение завершается, и аппарат автоматически снимается. Последний дояр обрабатывает соски последоильным раствором для защиты, прежде чем корова возвращается в стойло. После завершения процесса корова выходит из доильного зала и возвращается в коровник. Ротационные доильные залы, как их называют в Новой Зеландии, появились в 1980-х годах, но они дороже, чем доильные залы типа "елочка" – традиционная норма для Новой Зеландии.

Автоматический взлет доильника

Это может быть вредно для животного, если его доить сверх того момента, когда вымя перестает выделять молоко. Следовательно, процесс доения включает в себя не только применение доильного аппарата, но и контроль за процессом, чтобы определить, когда животное полностью выдоено и аппарат следует снять. Хотя доильные залы позволили фермерам доить гораздо больше животных гораздо быстрее, это также увеличило количество животных, за которыми фермер должен одновременно следить. Система автоматического снятия аппарата была разработана для снятия доильного аппарата с коровы, когда скорость потока молока достигает заданного уровня, освобождая фермера от необходимости внимательно следить за более чем двадцатью одновременно доимыми животными.

Полностью автоматизированная роботомолочная доильня

В 1980-х и 1990-х годах были разработаны и внедрены роботизированные системы доения (преимущественно в ЕС). В настоящее время тысячи таких систем работают в обычном режиме. В этих системах корова обладает значительной свободой выбора времени доения в течение дня (возможны альтернативные варианты в зависимости от используемой на ферме системы управления движением животных). Как правило, эти системы применяются в интенсивных системах содержания, однако продолжаются исследования по адаптации их к условиям выпаса скота и разработке датчиков для автоматического определения состояния здоровья и репродуктивной функции животных. Каждый раз, когда корова заходит в доильный аппарат, ей выдается концентрированный корм, а ошейник сканируется для регистрации данных о надоях.

История методов консервирования молока

Основным методом сохранения свежести молока долгое время было охлаждение. Когда были изобретены ветряные мельницы и колодезные насосы, одним из первых применений на ферме, помимо обеспечения водой самих животных, стало охлаждение молока для увеличения срока его хранения до транспортировки на городской рынок. Естественно холодная подземная вода непрерывно перекачивалась в охлаждающую ванну или чан. В эту охлаждающую ванну помещали высокие металлические контейнеры объемом около десяти галлонов, наполненные свежевыдоенным, теплым молоком. Этот способ охлаждения молока был распространен до появления электричества и холодильного оборудования.

Охлаждение

Когда холодильное оборудование только начинало использоваться, оно первоначально применялось для охлаждения бидонов с молоком, которые наполнялись ручным доением. Эти бидоны помещали в ванну с охлажденной водой для отвода тепла и поддержания низкой температуры до момента транспортировки на пункты сбора. С развитием более автоматизированных методов переработки молока ручное доение было заменено, а вместе с ним и молочные бидоны – холодильниками для оптового молока. Первым типом холодильника для оптового молока были «ледяные резервуары». Это был сосуд с двойными стенками, между которыми располагались змеевики испарителя и вода в нижней и боковых частях резервуара. Небольшой холодильный компрессор использовался для отвода тепла от змеевиков испарителя. Вокруг змеевиков постепенно наращивался слой льда, достигающий толщины около семи с половиной сантиметров вокруг каждой трубы, после чего система охлаждения отключалась. При начале доения требовались только мешалка для молока и циркуляционный насос, который прокачивал воду через лед и стальные стенки резервуара, чтобы снизить температуру поступающего молока ниже 5 градусов. Этот метод охлаждения хорошо подходил для небольших молочных ферм, однако был достаточно неэффективным и не мог удовлетворить растущий спрос на охлаждение крупных доильных залов. В середине 1950-х годов охлаждение с прямой экспансией впервые стало применяться непосредственно к холодильникам для оптового молока. Этот тип охлаждения использует испаритель, встроенный непосредственно во внутреннюю стенку резервуара для отвода тепла от молока. Охлаждение с прямой экспансией способно охлаждать молоко гораздо быстрее, чем ранние холодильники типа «ледяной резервуар», и до сих пор является основным методом охлаждения оптовых резервуаров на небольших и средних фермах. Еще одним устройством, внесшим значительный вклад в качество молока, является пластинчатый теплообменник (ПТО). В этом устройстве используется ряд специально разработанных пластин из нержавеющей стали с небольшими зазорами между ними. Молоко пропускается между каждой второй группой пластин, а вода – между остальными, для отвода тепла от молока. Этот метод охлаждения позволяет быстро отводить большое количество тепла от молока, значительно замедляя рост бактерий и тем самым улучшая его качество. Подземная вода является наиболее распространенным источником охлаждающей среды для этого устройства. Молочные коровы потребляют примерно 3 галлона воды на каждый галлон произведенного молока и предпочитают пить слегка теплую воду, а не холодную грунтовой воды. Поэтому ПТО может значительно улучшить качество молока, снизить эксплуатационные расходы для фермеров за счет уменьшения нагрузки на холодильник для оптового молока и увеличить производство молока, обеспечивая коров источником свежей теплой воды. Пластинчатые теплообменники также развивались в связи с увеличением размеров молочных стад в Соединенных Штатах. С увеличением размера стада фермеру необходимо также увеличивать пропускную способность доильного зала для переработки дополнительного молока. Это увеличение размеров доильных залов привело к значительному увеличению объема производства молока и спроса на охлаждение. Сегодня крупные фермы производят молоко с такой скоростью, что системы охлаждения с прямой экспансией на холодильниках для оптового молока не могут обеспечить достаточно быстрое охлаждение. В таких случаях обычно используются ПТО для быстрого охлаждения молока до желаемой температуры (или близкой к ней) перед его поступлением в оптовый резервуар. Как правило, для первоначального охлаждения молока до промежуточной температуры по-прежнему используется подземная вода. Вторая (а иногда и третья) секция ПТО добавляется для удаления остаточного тепла с помощью смеси охлажденной чистой воды и пропиленгликоля. Эти системы охлаждения могут быть сконструированы с большой площадью поверхности испарителя и высокой скоростью потока охлажденной воды для охлаждения больших объемов молока.

When refrigeration first the equipment was initially used to cool cans of milk, which were filled by hand milking. These cans were placed into a cooled water bath to remove heat and keep them cool until they were able to be transported to collect facilities. As more automated methods were developed for eating milk, hand milking was replaced and, as a result, the milk can was replaced by a bulk milk cooler. 'Ice banks' were the first type of bulk milk cooler. This was a double wall vessel with evaporator coils and water located between the walls at the bottom and sides of the tank. A small refrigeration compressor was used to remove heat from the evaporator coils. Ice eventually builds up around the coils, until it reaches a thickness of about three inches surrounding each pipe, and the cooling system shuts off. When the milking operation starts, only the milk agitator and the water circulation pump, which flows water across the ice and the steel walls of the tank, are needed to reduce the incoming milk to a temperature below 5 degrees. This cooling method worked well for smaller dairies, however was fairly inefficient and was unable to meet the increasingly higher cooling demand of larger milking parlors. In the mid 1950s direct expansion refrigeration was first applied directly to the bulk milk cooler. This type of cooling utilizes an evaporator built directly into the inner wall of the storage tank to remove heat from the milk. Direct expansion is able to cool milk at a much faster rate than early ice bank type coolers and is still the primary method for bulk tank cooling today on small to medium sized operations. Another device which has contributed significantly to milk quality is the plate heat exchanger (PHE). This device utilizes a number of specially designed stainless steel plates with small spaces between them. Milk is passed between every other set of plates with water being passed between the balance of the plates to remove heat from the milk. This method of cooling can remove large amounts of heat from the milk in a very short time, thus drastically slowing bacteria growth and thereby improving milk quality. Ground water is the most common source of cooling medium for this device. Dairy cows consume approximately 3 gallons of water for every gallon of milk production and prefer to drink slightly warm water as opposed to cold ground water. For this reason, PHE's can result in drastically improved milk quality, reduced operating costs for the dairymen by reducing the refrigeration load on his bulk milk cooler, and increased milk production by supplying the cows with a source of fresh warm water. Plate heat exchangers have also evolved as a result of the increase of dairy farm herd sizes in the United States. As a dairyman increases the size of his herd, he must also increase the capacity of his milking parlor in order to harvest the additional milk. This increase in parlor sizes has resulted in tremendous increases in milk throughput and cooling demand. Today's larger farms produce milk at a rate which direct expansion refrigeration systems on bulk milk coolers cannot cool in a timely manner. PHE's are typically utilized in this instance to rapidly cool the milk to the desired temperature (or close to it) before it reaches the bulk milk tank. Typically, ground water is still utilized to provide some initial cooling to bring the milk to between A second (and sometimes third) section of the PHE is added to remove the remaining heat with a mixture of chilled pure water and propylene glycol. These chiller systems can be made to incorporate large evaporator surface areas and high chilled water flow rates to cool high flow rates of milk.

Операция доения

Молочные машины автоматически удерживаются на месте вакуумной системой, создающей вакуум. Этот вакуум также используется для подъема молока по шлангам малого диаметра вертикально в приемный бак. Насос для подъема молока перекачивает молоко из приемного бака через трубопроводы из нержавеющей стали большого диаметра, пластинчатый охладитель, а затем в охлаждаемый резервуар для хранения. Молоко извлекается из вымени коровы с помощью гибких резиновых оболочек, известных как вкладыши или надувники, которые окружены жесткой воздушной камерой. Во время доения в воздушную камеру надувника подается пульсирующий поток атмосферного воздуха и вакуума. Когда в камеру поступает атмосферный воздух, вакуум внутри надувника заставляет его сжиматься вокруг соска коровы, выдавливая молоко из соска подобно тому, как телёнок массирует сосок во время сосания. При повторном создании вакуума в камере гибкий резиновый надувник расслабляется и открывается, готовясь к следующему циклу сжатия. В среднем корове требуется от трех до пяти минут, чтобы выдоить молоко. Некоторые коровы доятся быстрее или медленнее. Медленно доящимся коровам может потребоваться до пятнадцати минут, чтобы полностью выдать молоко. Хотя скорость доения не влияет на качество производимого коровой молока, она влияет на организацию процесса доения. Поскольку большинство дояров доят коров группами, дояльщик может обработать группу коров только со скоростью самой медленной коровы в группе. По этой причине многие фермеры объединяют медленно доящихся коров в отдельные группы, чтобы не создавать стресс для более быстрых коров. Выдоенное молоко проходит через фильтр и пластинчатые теплообменники перед поступлением в резервуар, где оно может безопасно храниться несколько дней при температуре около. В заранее согласованное время прибывает молоковоза, который перекачивает молоко из резервуара для транспортировки на молочный завод, где оно будет пастеризовано и переработано в различные продукты. Частота вывоза молока зависит от объемов производства и емкости хранилища на молочном заводе; крупные хозяйства обслуживаются ежедневно.

Milking machines are held in place automatically by a vacuum system that draws the ambient air pressure down from of vacuum. The vacuum is also used to lift milk vertically through small diameter hoses, into the receiving can. A milk lift pump draws the milk from the receiving can through large diameter stainless steel piping, through the plate cooler, then into a refrigerated bulk tank. Milk is extracted from the cow's udder by flexible rubber sheaths known as liners or inflations that are surrounded by a rigid air chamber. A pulsating flow of ambient air and vacuum is applied to the inflation's air chamber during the milking process. When ambient air is allowed to enter the chamber, the vacuum inside the inflation causes the inflation to collapse around the cow's teat, squeezing the milk out of teat in a similar fashion as a baby calf's mouth massaging the teat. When the vacuum is reapplied in the chamber the flexible rubber inflation relaxes and opens up, preparing for the next squeezing cycle. It takes the average cow three to five minutes to give her milk. Some cows are faster or slower. Slow milking cows may take up to fifteen minutes to let down all their milk. Though milking speed is not related to the quality of milk produced by the cow, it does impact the management of the milking process. Because most milkers milk cattle in groups, the milker can only process a group of cows at the speed of the slowest milking cow. For this reason, many farmers will group slow milking cows so as not to stress the faster milking cows. The extracted milk passes through a strainer and plate heat exchangers before entering the tank, where it can be stored safely for a few days at approximately At pre arranged times, a milk truck arrives and pumps the milk from the tank for transport to a dairy factory where it will be pasteurized and processed into many products. The frequency of pick up depends and the production and storage capacity of the dairy; large dairies will have milk pick ups once per day.

Управление стадом

Молочная промышленность – это постоянно развивающийся бизнес. Методы управления меняются с появлением новых технологий и нормативных требований, направляющих отрасль к повышению экономической и экологической устойчивости. Стратегии управления также можно условно разделить на интенсивные и экстенсивные системы. Экстенсивные системы функционируют по принципу минимальных затрат и минимальной отдачи, тогда как интенсивные системы придерживаются принципа высоких затрат и высокой отдачи. Эти принципы, а также доступные технологии, местные правила и экологические условия определяют различные подходы к организации кормления, содержания, здоровья, воспроизводства и утилизации отходов. Большинство современных молочных ферм разделяют животных на различные группы управления в зависимости от возраста, пищевых потребностей, репродуктивного статуса и продуктивности.

Системы жилья

Системы содержания молочного скота сильно различаются по всему миру в зависимости от климата, размера молочных ферм и стратегий кормления. Жилье должно обеспечивать доступ к корму, воде и защиту от неблагоприятных погодных условий. Одной из проблем при содержании крупного рогатого скота являются экстремальные температуры. Тепловой стресс может снизить плодовитость и продуктивность молока у коров. Обеспечение тени – распространенный способ снижения теплового стресса. В конструкцию коровника также могут быть интегрированы вентиляторы или туннельная вентиляция. Чрезмерно низкие температуры, хотя и редко смертельны для коров, приводят к увеличению затрат энергии на поддержание жизнедеятельности, что влечет за собой увеличение потребления корма и снижение надоев молока. В зимние месяцы, когда температура достаточно низкая, молочный скот часто содержат в закрытых коровниках, которые согреваются теплом их тел. Обеспечение кормом также является важным аспектом содержания молочного скота. Пастбищное содержание – более экстенсивный вариант, при котором коров выпускают на пастбище, когда позволяет погода. Часто рацион необходимо дополнять, если условия на пастбище остаются неблагоприятными. Беспривязные коровники и открытые стоянки – это интенсивные системы содержания, при которых корм доставляется коровам в любое время года. Беспривязные коровники спроектированы таким образом, чтобы коровы могли свободно выбирать время для кормления, отдыха, питья или стояния. Они могут быть полностью закрытыми или открытыми, в зависимости от климата. Места отдыха, называемые беспривязными стойлами, представляют собой отдельные кровати, застеленные матрасами, песком или другими материалами. На проходах между рядами стойл пол часто делают из ребристого бетона. Большинство коровников имеют выход на открытые загоны, где скот может свободно находиться в хорошую погоду. Открытые стоянки – это земляные площадки с навесами и бетонной площадкой для раздачи корма.

Системы доения

Жизнь на молочной ферме сосредоточена вокруг доильного зала. Каждая лактирующая корова посещает доильный зал как минимум два раза в день для доения. В проектирование доильных залов и доильных машин вложено огромное количество инженерной мысли. Эффективность критически важна: каждая сэкономленная секунда при доении одной коровы суммируется в часы для всего стада.

Молокомольные машины

В настоящее время доение производится почти исключительно машинами, хотя человеческий персонал по-прежнему необходим на большинстве ферм. Наиболее распространенная доильная машина называется кластерным доильным аппаратом. Этот аппарат состоит из четырех металлических стаканов – по одному на каждый сосок – каждый из которых покрыт резиной или силиконом. Кластер подсоединен как к системе сбора молока, так и к пульсирующей вакуумной системе. Когда вакуум включается, он создает разрежение между внешним металлическим стаканом и внутренней резиновой/силиконовой облицовкой, вытягивая молоко из соска. Когда вакуум выключается, соску наполняют молоком. В большинстве доильных систем дояр должен прикрепить кластер к каждой корове, но машина автоматически определяет, когда корова полностью подоена, и отсоединяется.

Обычная процедура доения

Каждый раз, когда корова заходит в доильный зал, необходимо выполнить несколько действий для обеспечения качества молока и здоровья животного. Прежде всего, вымя коровы необходимо очистить и продезинфицировать, чтобы предотвратить загрязнение молока и инфекции вымени. Затем дояр должен проверить каждый сосок на признаки инфекции, наблюдая за первой струей молока. В процессе, называемом «обмакиванием» соска, дояр ищет любые изменения цвета или сгустки, которые могут указывать на мастит – инфекцию молочной железы коровы. Молоко от коров с маститом не должно попадать в общий молочный запас, поэтому фермеры должны следить за тем, чтобы зараженное молоко не смешивалось с молоком здоровых коров и чтобы корова получила необходимое лечение. Если корова прошла проверку на мастит, дояр прикрепит доильный аппарат. Аппарат будет работать до полного доения коровы, после чего автоматически отсоединится. Молоко немедленно поступает в систему охлаждения, а затем в большой охлаждаемый резервуар, где хранится до прибытия рефрижератора. Перед тем, как выпустить корову из доильного зала, соски дезинфицируются в последний раз для предотвращения инфекции. Производители молока, использующие пастбищное содержание, вкладывают много времени и усилий в поддержание своих пастбищ и, следовательно, в корм для своего скота. Методы управления пастбищами, такие как ротационный выпас, широко распространены в молочном производстве. Многие крупные молочные фермы, обеспечивающие корм для своего скота, имеют штатного диетолога, который отвечает за разработку рационов с учетом здоровья животных, продуктивности и экономической эффективности. Для достижения максимальной продуктивности рационы должны быть составлены по-разному в зависимости от темпов роста, надоев и репродуктивного статуса каждого животного. Крупный рогатый скот классифицируется как жвачные животные благодаря уникальному строению их пищеварительного тракта. Их симбиотические отношения с микробами, обитающими в ферментационной камере желудка – рубце, позволяют им выживать на кормах очень низкого качества. Рубец – это микроэкосистема внутри каждой молочной коровы. Для оптимального пищеварения среда в рубце должна быть идеальной для микроорганизмов. Таким образом, задача диетолога по кормлению жвачных животных – кормить микробов, а не корову. Потребности крупного рогатого скота в питательных веществах обычно делятся на потребности в поддержании, которые зависят от веса коровы, и потребности в производстве молока, которые, в свою очередь, зависят от объема производимого молока. Питательная ценность каждого доступного корма используется для составления рациона, который удовлетворяет всем потребностям в питании наиболее экономичным способом. Важно отметить, что для поддержания оптимальной среды для микробов в рубце крупный рогатый скот должен получать рацион с высоким содержанием клетчатки. Фермеры обычно выращивают собственные корма для своего скота. Выращиваемые культуры могут включать кукурузу, люцерну, тимофеевку, пшеницу, овес, сорго и клевер. Эти растения часто перерабатываются после сбора урожая для сохранения или повышения питательной ценности и предотвращения порчи. Кукуруза, люцерна, пшеница, овес и сорго часто подвергаются анаэробному брожению для получения силоса. Многие культуры, такие как люцерна, тимофеевка, овес и клевер, после скашивания сушатся в поле, прежде чем их прессуют в сено. Для повышения энергетической плотности рациона крупный рогатый скот обычно кормят зерновыми. Во многих регионах мира в рационы для молочного скота также часто включают побочные продукты других сельскохозяйственных отраслей. Например, в Калифорнии крупный рогатый скот обычно кормят скорлупой миндаля и хлопковыми семенами. Использование побочных продуктов может снизить воздействие других сельскохозяйственных отраслей на окружающую среду, предотвращая попадание этих материалов на свалки.

Every time a cow enters the parlor several things need to happen to ensure milk quality and cow health. First, the cow's udder must be cleaned and disinfected to prevent both milk contamination and udder infections. Then the milking technician must check each teat for signs of infection by observing the first stream of milk. During this processes, called stripping the teat, the milking technician is looking for any discoloration or chunkiness that would indicate mastitis, an infection in the cow's mammary gland. Milk from a cow with mastitis cannot enter the human milk supply, thus farmers must be careful that infected milk does not mix with the milk from healthy cows and that the cow gets the necessary treatment. If the cow passes the mastitis inspection, the milking technician will attach the milking cluster. The cluster will run until the cow is fully milked and then drop off. The milk travels immediately through a cooling system and then into a large cooled storage tank, where it will stay until picked up by a refrigerated milk truck. Before the cow is released from the milking stalls her teats are disinfected one last time to prevent infection. Pasture based dairy producers invest much time and effort into maintaining their pastures and thus feed for their cattle. Pasture management techniques such as rotational grazing are common for dairy production. Many large dairies that deliver food to their cattle have a dedicated nutritionist who is responsible for formulating diets with animal health, milk production, and cost efficiency in mind. For maximum productivity diets must be formulated differently depending on the growth rate, milk production, and reproductive status of each animal. Cattle are classified as ruminants because of the amazing construction of their digestive tract. Their symbiotic relationship with the microbes that occupy the fermentation chamber in their stomach, the rumen, allows them to survive on incredibly low quality feed. The rumen is a micro ecosystem within each dairy cow. For optimal digestion, the environment of the rumen must be ideal for the microbes. In this way, the job of a ruminant nutritionist is to feed the microbes not the cow. The nutritional requirements of cattle are usually divided into maintenance requirements, which depend on the cow's weight; and milk production requirements, which in turn depend on the volume of milk the cow is producing. The nutritional contents of each available feed are used to formulate a diet that meets all nutritional needs in the most cost effective way. Notably, cattle must be fed a diet high in fiber to maintain a proper environment for the rumen microbes. Farmers typically grow their own forage for their cattle. Crops grown may include corn, alfalfa, timothy, wheat, oats, sorghum and clover. These plants are often processed after harvest to preserve or improve nutrient value and prevent spoiling. Corn, alfalfa, wheat, oats, and sorghum crops are often anaerobically fermented to create silage. Many crops such as alfalfa, timothy, oats, and clover are allowed to dry in the field after cutting before being baled into hay. To increase the energy density of their diet, cattle are commonly fed cereal grains. In many areas of the world, dairy rations also commonly include byproducts from other agricultural sectors. For example, in California cattle are commonly fed almond hulls and cotton seed. Feeding of byproducts can reduce the environmental impact of other agricultural sectors by keeping these materials out of landfills.

Репродуктивное управление

Женские телята, рожденные на молочной ферме, обычно выращиваются как племенная замена для замещения старых коров, продуктивность которых снизилась. Жизнь молочной коровы – это цикл беременности и лактации, начинающийся в период полового созревания. Сроки наступления этих событий имеют решающее значение для производственных показателей фермы. Корова не начнет давать молоко, пока не отелится. Следовательно, своевременность первой случки, а также всех последующих, важна для поддержания уровня надоев. Голштинские нетели достигают половой зрелости при среднем весе от 250 до 295 кг. (550-650 фунтов).

Эстрозный цикл

Половое созревание совпадает с началом эстральных циклов. Эстральные циклы – это повторяющиеся гормональные и физиологические изменения, происходящие в организме большинства самок млекопитающих, приводящие к овуляции и созданию благоприятной среды для развития эмбриона и плода. Корова считается полиэстральной, то есть будет продолжать регулярно переживать эстральные циклы до самой смерти, если цикл не будет прерван беременностью. Этот метод искусственного осеменения быстро приобрел популярность среди производителей молока по ряду причин. Молочные быки общеизвестны своей опасностью при содержании на стандартной молочной ферме. Искусственное осеменение также позволяет ускорить генетическое улучшение молочного стада, поскольку каждый фермер имеет доступ к сперме генетически ценных производителей. Кроме того, доказано, что искусственное осеменение снижает распространение венерических заболеваний в стаде, что в конечном итоге приводит к проблемам с фертильностью. Многие производители также считают его более экономичным, чем содержание быка. С другой стороны, искусственное осеменение требует более интенсивного управления воспроизводством стада, а также больше времени и квалификации. Выявление эструса становится зависимым от наблюдения в отсутствие быков. Для правильного искусственного осеменения коровы требуется значительный опыт, а высококачественная сперма имеет большую ценность. В конечном итоге, поскольку молочное производство и так было отраслью, требующей интенсивного управления, недостатки искусственного осеменения меркнут перед его преимуществами для многих производителей молока. Эта молозива обычно не продается в коммерческих целях, но имеет решающее значение для раннего питания телят. И, пожалуй, самое важное, она передает пассивный иммунитет теленку до полного развития его собственной иммунной системы.

Отходы животных из крупногабаритных молочных ферм

Если измерять по содержанию фосфора, отходы жизнедеятельности 5000 коров эквивалентны отходам муниципалитета с населением 70 000 человек. В США молочные фермы, содержащие более 1000 коров, соответствуют определению CAFO (Concentrated Animal Feeding Operation) от EPA и подлежат регулированию EPA. Например, в долине Сан-Хоакин (Калифорния) было создано несколько крупных молочных ферм. Каждая ферма состоит из нескольких современных доильных установок, объединенных в единое предприятие. Каждая доильная установка окружена комплексом из 3-4 коровников на 1500-2000 голов скота. Некоторые крупные фермы планируют создание 10 и более таких комплексов коровников и доильных установок, что позволяет содержать в общей сложности 15 000-20 000 коров. Процесс доения на этих фермах аналогичен процессу на небольших фермах с одной доильной установкой, но повторяется многократно. Большое количество и концентрация скота создают серьезные экологические проблемы, связанные с обращением и утилизацией навоза, что требует значительных площадей сельскохозяйственных угодий (в соотношении 5-6 коров на акр, или несколько тысяч акров для ферм такого размера) для разбрасывания и рассеивания навоза, либо нескольких акров для метановых установок. Загрязнение воздуха метаном, образующимся при переработке навоза, также вызывает серьезную обеспокоенность. В результате, предложения о создании таких крупных ферм могут вызывать споры и встречать значительное сопротивление со стороны экологических организаций, таких как Sierra Club, и местных активистов. Потенциальное воздействие крупных молочных ферм стало очевидным, когда на ферме в штате Нью-Йорк, где содержалось 5000 коров, произошел масштабный разлив навоза, который загрязнил 32 километра реки Блэк-Ривер и привел к гибели 375 000 рыб. 10 августа 2005 года обрушилась лагуна для хранения навоза, в результате чего навоз попал в реку Блэк-Ривер. Впоследствии Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк обязал ферму выплатить компенсацию в размере 2,2 миллиона долларов. Например, точный подход к кормлению животных позволяет снизить перекармливание питательными веществами и, как следствие, уменьшить выброс питательных веществ в окружающую среду, таких как фосфор. В последние годы специалисты по питанию пришли к выводу, что потребность в фосфоре значительно ниже, чем считалось ранее. Это позволило производителям молока сократить количество фосфора в кормах для коров, что привело к снижению загрязнения окружающей среды.

As measured in phosphorus, the waste output of 5,000 cows roughly equals a municipality of 70,000 people. In the U. S., dairy operations with more than 1,000 cows meet the EPA definition of a CAFO (Concentrated Animal Feeding Operation), and are subject to EPA regulations. For example, in the San Joaquin Valley of California a number of dairies have been established on a very large scale. Each dairy consists of several modern milking parlor set ups operated as a single enterprise. Each milking parlor is surrounded by a set of 3 or 4 loafing barns housing 1,500 or 2,000 cattle. Some of the larger dairies have planned 10 or more series of loafing barns and milking parlors in this arrangement, so that the total operation may include as many as 15,000 or 20,000 cows. The milking process for these dairies is similar to a smaller dairy with a single milking parlor but repeated several times. The size and concentration of cattle creates major environmental issues associated with manure handling and disposal, which requires substantial areas of cropland (a ratio of 5 or 6 cows to the acre, or several thousand acres for dairies of this size) for manure spreading and dispersion, or several acre methane digesters. Air pollution from methane gas associated with manure management also is a major concern. As a result, proposals to develop dairies of this size can be controversial and provoke substantial opposition from environmentalists including the Sierra Club and local activists. The potential impact of large dairies was demonstrated when a massive manure spill occurred on a 5,000 cow dairy in Upstate New York, contaminating a 20 mile (32 km) stretch of the Black River, and killing 375,000 fish. On 10 August 2005, a manure storage lagoon collapsed releasing of manure into the Black River. Subsequently, the New York Department of Environmental Conservation mandated a settlement package of $2.2 million against the dairy. For example, a precision approach to animal feeding results in less overfeeding of nutrients and a subsequent decrease in environmental excretion of nutrients, such as phosphorus. In recent years, nutritionists have realized that requirements for phosphorus are much lower than previously thought. These changes have allowed dairy producers to reduce the amount of phosphorus being fed to their cows with a reduction in environmental pollution.

Использование гормонов

Возможно поддерживать более высокую молочную продуктивность, добавляя коровам гормоны роста, известные как рекомбинантный BST или rBST, однако это вызывает споры из-за влияния на здоровье животных и, возможно, человека. Европейский Союз, Япония, Австралия, Новая Зеландия и Канада запретили его использование в связи с этими опасениями. В США, однако, подобного запрета нет, но rBST не используется на молочных фермах. Большинство, если не все, переработчики молока не принимают молоко, полученное от коров, которым вводили rBST. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США утверждает, что не было выявлено "существенных различий" между молоком от коров, которым вводили препарат, и молоком от коров, не получавших его, но, учитывая обеспокоенность потребителей, ряд покупателей и перепродавцов молока приняли решение не закупать молоко, произведенное с использованием rBST.

Благополучие животных

Практика производства молока в условиях промышленных ферм подверглась критике со стороны защитников прав животных. Некоторые этические претензии, связанные с молочным производством, включают частоту беременностей молочных коров, отделение телят от матерей, условия содержания коров и экологические проблемы, связанные с производством молока. Для получения молока корова должна быть в состоянии лактации, которое наступает после отела. Цикл включает осеменение, беременность, роды и лактацию, за которыми следует «сухой» период продолжительностью около двух месяцев – от сорока пяти до пятидесяти дней – перед следующим отелом, необходимый для регенерации ткани вымени. Отклонение от этого периода может привести к снижению надоев в последующей лактации. Важной частью молочной индустрии является отъем телят от материнского молока после трех дней, достаточных для получения молозива, что позволяет собирать произведенное молоко. На некоторых фермах для этого телят кормят заменителями цельного молока, производимого коровой. Белки для заменителей молока получают из различных источников: наиболее предпочтительными и дорогими являются все молочные белки (например, сывороточный белок – побочный продукт сыроделия) и альтернативные белки, включая сою, животную плазму и пшеничный глютен. Распространенные заболевания молочных коров включают инфекционные заболевания (например, мастит, эндометрит и пододерматит), метаболические заболевания (например, молочная лихорадка и кетоз) и травмы, вызванные условиями содержания (например, поражения копыт и скакательных суставов). Хромота обычно считается одной из наиболее серьезных проблем благополучия животных в молочном скотоводстве и определяется как любое отклонение, приводящее к изменению походки животного. Она может быть вызвана различными факторами, включая инфекции тканей копыта (например, грибковые инфекции, вызывающие дерматит) и физические повреждения, приводящие к ушибам или повреждениям (например, язвы или кровоизлияния копыта).

Выбросы парниковых газов

По оценкам, в 2014 году на долю молока приходилось 18% выбросов парниковых газов от сельского хозяйства.

Во всем мире

В мире наблюдается значительное разнообразие в структуре производства молочной продукции. Многие страны, являющиеся крупными производителями, потребляют большую часть продукции внутри страны, в то время как другие (в частности, Новая Зеландия) экспортируют значительную долю своего производства. Внутреннее потребление часто приходится на жидкое молоко, а основная часть международной торговли – на переработанные молочные продукты, такие как сухое молоко. Доение коров традиционно было трудоемким процессом и остается таковым в менее развитых странах. Небольшим фермам требуется несколько работников для доения и ухода за всего несколькими десятками коров, хотя на многих фермах этими работниками традиционно были дети фермерской семьи, что и дало название "семейная ферма". Достижения в технологиях в основном привели к радикальному изменению концепции "семейной фермы" в индустриально развитых странах, таких как Австралия, Новая Зеландия и Соединенные Штаты. Фермы, содержащие сотни коров и производящие большие объемы молока, более устойчивы к резким колебаниям цен на молоко и способны работать прибыльно, в то время как "традиционные" семейные фермы, как правило, не располагают достаточным капиталом или доходом, как более крупные хозяйства. Распространенное мнение о том, что крупные корпоративные фермы вытесняют мелкие, в целом ошибочно, поскольку многие небольшие семейные фермы расширяются, чтобы воспользоваться преимуществами масштаба, и оформляют бизнес как юридическое лицо, чтобы ограничить ответственность владельцев и упростить, например, налоговое управление. До появления масштабной механизации в 1950-х годах содержание дюжины молочных коров для продажи молока было прибыльным делом. Теперь большинству молочных ферм необходимо доить более ста коров одновременно, чтобы быть прибыльными, в то время как другие коровы и нетели ждут, чтобы их "отелили" и пополнили дойное стадо. В Новой Зеландии средний размер стада увеличился с 113 коров в сезоне 1975–76 годов до 435 коров в сезоне 2018–19 годов. В мировом масштабе крупнейшим производителем коровьего молока являются Соединенные Штаты, крупнейшим экспортером – Новая Зеландия, а крупнейшим импортером – Китай. Европейский Союз, состоящий из 27 стран-членов, в 2013 году произвел 96,8% коровьего молока, что является наибольшим показателем среди всех политико-экономических объединений.

There is a great deal of variation in the pattern of dairy production worldwide. Many countries which are large producers consume most of this internally, while others (in particular New Zealand), export a large percentage of their production. Internal consumption is often in the form of liquid milk, while the bulk of international trade is in processed dairy products such as milk powder. The milking of cows was traditionally a labor intensive operation and still is in less developed countries. Small farms need several people to milk and care for only a few dozen cows, though for many farms these employees have traditionally been the children of the farm family, giving rise to the term "family farm". Advances in technology have mostly led to the radical redefinition of "family farms" in industrialized countries such as Australia, New Zealand, and the United States. With farms of hundreds of cows producing large volumes of milk, the larger and more efficient dairy farms are more able to weather severe changes in milk price and operate profitably, while "traditional" family farms generally do not have the equity or income other larger scale farms do. The common public perception of large corporate farms supplanting smaller ones is generally a misconception, as many small family farms expand to take advantage of economies of scale, and incorporate the business to limit the legal liabilities of the owners and simplify such things as tax management. Before large scale mechanization arrived in the 1950s, keeping a dozen milk cows for the sale of milk was profitable. Now most dairies must have more than one hundred cows being milked at a time in order to be profitable, with other cows and heifers waiting to be "freshened" to join the milking herd. In New Zealand, the average herd size increased from 113 cows in the 1975–76 season to 435 cows in 2018–19 season. Worldwide, the largest cow milk producer is the United States, the largest cow milk exporter is New Zealand, and the largest importer is China. The European Union with its present 27 member countries produced in 2013(96.8% cow milk), the most by any politico economic union.

Управление поставками

Канадская молочная промышленность является одним из четырех секторов, функционирующих в рамках системы управления поставками – национальной сельскохозяйственной политики, координирующей спрос и предложение посредством контроля производства и импорта, а также ценовых механизмов, предназначенных для предотвращения дефицита и избытка, обеспечения фермеров справедливой прибылью и канадских потребителей – стабильным и безопасным доступом к высококачественной продукции. Система управления поставками молока представляет собой "федеративную провинциальную политику", включающую четыре руководящих органа, организации и комитета: Канадскую молочную комиссию, Канадский комитет по управлению поставками молока (CMSMC), региональные молочные пулы и провинциальные советы по маркетингу молока. Управление системой управления поставками молока осуществляется федеральным правительством через Канадскую молочную комиссию (CDC), основанную в 1966 году и состоящую преимущественно из молочных фермеров. CDC администрирует систему управления поставками молока для 12 000 молочных ферм Канады. Федеральное правительство участвует в управлении поставками через CDC, контролируя импорт и экспорт. Канадский комитет по управлению поставками молока (CMSMC) был создан в 1970 году как орган, ответственный за мониторинг объемов производства молока и установление общенациональной квоты доли рынка (MSQ) для промышленного сырого молока. Система управления поставками была узаконена в 1972 году Законом об агентствах по сельскохозяйственной продукции. Цены формируются на основе спроса на молоко по всей стране и объемов производства. Для открытия новой фермы или увеличения производства необходимо приобрести дополнительную долю в системе управления поставками, известную как "Квота". В этом случае фермеры должны придерживаться или оставаться ниже приобретенного ими объема "квоты". Каждая провинция Канады устанавливает собственный лимит квоты, основанный на рыночном спросе. Существует общенациональный лимит квоты, известный как общая месячная квота. В 2016 году общий объем произведенного молочного жира за месяц составил 28 395 848 кг.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах пять ведущих молочных штатов, в порядке объема общего производства молока: Калифорния, Висконсин, Нью-Йорк, Айдахо и Техас. Молочное животноводство также является важной отраслью во Флориде, Миннесоте, Огайо и Вермонте. В Соединенных Штатах насчитывается 40 000 молочных ферм. В Пенсильвании 8500 ферм, на которых содержатся 555 000 молочных коров. Молоко, производимое в Пенсильвании, приносит ежегодный доход в размере около 1,5 миллиарда долларов США. Цены на молоко обрушились в 2009 году. Сенатор Берни Сандерс обвинил компанию Dean Foods в контроле над 40% рынка молока в стране. Он обратился в Министерство юстиции США с просьбой провести антимонопольное расследование. Dean Foods утверждает, что закупает 15% сырого молока в стране. В 2011 году федеральный судья утвердил соглашение о выплате 30 миллионов долларов 9000 фермерам на северо-востоке страны. Размер стада в США варьируется от 1200 коров на Западном побережье и юго-западе, где распространены крупные фермы, до примерно 50 коров на Среднем Западе и Северо-Востоке, где земельные ресурсы являются существенным ограничивающим фактором для размера стада. Средний размер стада в США составляет около ста коров на ферму, однако медианный размер – 900 коров, при этом 49% всех коров содержатся на фермах, где насчитывается 1000 и более коров.