Sistemi innovativi in zootecnia CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE DELLA PRODUZIONE ANIMALE Sistemi innovativi in zootecnia Supporti avanzati per la gestione dell’allevamento (corso SUPAG) Massimo Lazzari Dipartimento di Scienze e tecnologie Veterinarie per la Sicurezza Alimentare Università degli Studi di Milano

Lezione sensori monitoraggio bovini (parte seconda) CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE DELLA PRODUZIONE ANIMALE Lezione sensori monitoraggio bovini (parte seconda) Massimo Lazzari Dipartimento di Scienze e tecnologie Veterinarie per la Sicurezza Alimentare Università degli Studi di Milano

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I LATTOMETRI DEVONO AVERE LE SEGUENTI CARATTERISTICHE: utilizzare dei materiali conformi alle normative vigenti, riguardanti le caratteristiche chimico-fisiche che il materiale a contatto del latte deve possedere, per non essere tossico e alterarne la composizione o le proprietà organolettiche; limitare gli “stress” meccanici che, provocando la rottura dei globuli di grasso, possono aumentare la concentrazione degli acidi grassi liberi alterando le proprietà chimico-fisiche del latte; ridurre il più possibile la formazione di schiuma che influenza negativamente la precisione delle misure di produzione acquisite; essere accurati: l’errore accettato è di +/- il 2% per flussi fino a 9 l/min. Se tale limite viene rispettato, allora il dispositivo può essere certificato e perciò utilizzato come riferimento ufficiale nella quantificazione del latte prodotto sia dal singolo animale sia complessivamente dall’intera azienda; limitare le fluttuazioni del vuoto nominale dell’impianto.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Vasi misuratori per la misura automatica della produzione. A – a galleggianti; B – a sensori estensimetrici (celle di carico); C – con contatore a turbina; 1 – entrata aria e latte; 2 – uscita aria; 3 – uscita latte. Troppo complessi, ormai abbandonati

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I lattometri proporzionali eseguono un campionamento del latte prodotto durante la singola mungitura, ovviamente, proporzionale alla quantità totale. Attraverso un contenitore graduato, essi consentono di stimare la produzione complessiva o attraverso una valutazione visiva del livello raggiunto, eseguita dall’operatore oppure in automatico, utilizzando degli elettrodi di livello e presentando il risultato su un display alfanumerico.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Lattometri che impiegano un conteggio di porzioni della produzione totale: Costanti Variabili

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I lattometri che contano porzioni di peso costante, utilizzano spesso un bilanciere con due vaschette di ugual volume che vengono alternativamente riempite e svuotate. La registrazione delle oscillazioni del bilanciere misura, in tempo reale, tutte le porzioni di peso transitate e quindi della produzione complessiva.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Nei lattometri che contano porzioni di volume costante, il latte in uscita dal gruppo di mungitura viene raccolto nella camera di misurazione e, non appena la quantità di latte raggiunge i 200 g, viene azionato il sollevamento della valvola, che interrompe l’afflusso di latte nella camera di misurazione e provoca il deflusso del latte nella relativa conduttura a valle del lattometro. In tal modo, un contatore elettronico viene incrementato di una unità e, contestualmente, ricomincia il riempimento della camera di misura. Con tale sistema, la quantità di latte minima misurabile è di 200 g, mentre la produzione totale di ogni singolo capo è ottenuta come prodotto del valore del contatore per 200 g.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I lattometri a porzioni di volume variabile contano attraverso opportuni galleggianti o elettrodi il livello raggiunto dal latte mentre viene raccolto in una camera di volume complessivo noto.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Neli lattometri a volume variabile, il latte in uscita dal gruppo di mungitura viene raccolto nella vaschetta di misura e, periodicamente, scaricato attraverso un’apposita valvola, nella tubazione del latte. Nella cosiddetta “camera di misura”, dove è collocato un elettrodo dotato di due punti di misura: (inferiore e superiore), che delimitano un dato volume. Non appena il latte, che fluisce nella camera di misura, raggiunge il punto inferiore, ha inizio la misurazione del tempo di riempimento fino al raggiungimento del livello superiore. A questo punto, la valvola di scarico si apre ed il latte viene fatto defluire nella tubazione; durante questa fase, viene anche misurato il tempo di scarico del latte, che, insieme al tempo di riempimento, verrà utilizzato dal dispositivo elettronico per la determinazione del flusso.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Nei lattometri a Porzioni Varibili di Peso, durante la fase di riempimento della camera di misurazione, l’apposita valvola di scarico rimane chiusa per consentire l’entrata del latte nella parte superiore del lattometro e l’arrivo dello stesso nella camera di pesatura. Quest’ultima è collegata ad un sensore di pesatura che fornisce dati relativi all’incremento di peso. Quando la quantità di latte pesata nella camera di misura arriva a 200 g, la camera di misura si svuota. Intanto il latte continua ad entrare nel lattometro ed il dispositivo elettronico calcola la quantità di latte entrata durante la fase di scarico, in base al tempo di apertura della valvola di ingresso ed al tempo complessivo di scarico.

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I lattometri a flusso continuo possono essere di due tipi: A girante meccanica A flusso libero di tipo elettronico

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE I LATTOMETRI A FLUSSO LIBERO Misurano la portata istantanea Esempio di sensore NIR Molti più dati danno una informazione completamente differente per prendere decisioni diverse http://www.icar.org/pages/Sub_Committees/sc_recording_devices_approved_milkmeters.htm

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Tra le metodologie attualmente allo studio per realizzare lattometri innovativi a flusso libero vi sono:   Lattometri conduttimetrici. Utilizzando delle coppie di elettrodi ad anello è possibile misurare: con una coppia di elettrodi, in grado di isolare una porzione finita di fluido, la conducibilità specifica del fluido in esame. Con un’altra coppia di elettrodi, il livello di riempimento del condotto; ed infine, con altre due coppie di elettrodi, poste a piccola distanza tra loro e in grado di registrare separatamente lo sfasamento del segnale elettrico proporzionale al pelo libero del fluido in movimento, la velocità con cui il latte si sta movendo. Combinando tutte queste informazioni si possono calcolare i flussi istantanei; Lattometri capacitivi. Quando il latte viene frapposto tra due placche metalliche può diventare a tutti gli effetti il dielettrico di un condensatore. Il latte è però in movimento, e soprattutto, presenta sempre livelli di riempimento diversi. Tutto ciò, può modificare il valore della Capacità del condensatore così generato e quindi la sua attitudine a immagazzinare energia elettrica. Tale cambiamento, si manifesta concretamente in una variazione del tempo che il condensatore impiega a caricarsi e, nel caso, scaricarsi. Monitorando questi tempi è perciò possibile risalire: ai livelli di riempimento del dispositivo e alle velocità, e quindi, ai flussi istantanei; Lattometri a induzione magnetica. Se si dispongono nello spazio delle spire con una particolare geometria e le si alimenta con una tensione elettrica, la corrente elettrica che comincia a circolare nelle spire induce nello spazio un campo elettromagnetico. Quando il latte si muove all’interno di questo campo, essendo un conduttore, interferisce con esso inducendo una forza elettromotrice agli estremi delle spire. Tale tensione, risulta proporzionale a due valori: la superficie del fluido conduttore e la sua velocità di propagazione. Se prima del dispositivo si introduce un piccolo sifone per fare in modo che il condotto sia sempre pieno, attraverso il rilievo della tensione indotta dal latte ai capi delle spire è possibile risalire alla velocità di transizione e perciò, al flusso istantaneo. http://www.youtube.com/watch?v=f949gpKdCI4

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Esempio di gamma di prodotti per lo stacco automatico e la misura della produzione di latte basata su tre tipi di sensore a diversa precisione. Ogni sistema di controllo (Modelles) presenta poi opzioni gestionali diverse (deposes = stacco; captores = sensori)

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE

MONITORAGGIO PRODUZIONE LATTE Integrazione di sensori a bordo del lattometro A esempio il lattometro a flusso continua a base NIR MM27BC, quando collegato con gli appostiti monitor, oltre a supportare lo stacco automatico, fornisce dati per: Flusso di latte a fini del monitoraggio produttivo Presenza di sangue Conduttività Aria in entrata

OBIETTIVI DECISIONALI automazione stacco e gestione informatizzata sala mungitura; gestione produttiva dell’allevamento (verifica della produttività degli animali, previsioni di lattazione, individuazione di animali con produzioni anomale); gestione alimentare (formulazione dei piani alimentari, suddivisione in gruppi omogenei); gestione riproduttiva dell’allevamento (selezione).

OBIETTIVI DECISIONALI Sopra, distinte per sessione di mungitura, degli ultimi 10 giorni, generato dal software di gestione aziendale AFIFARM della S.A.E. Afikim. A destra, visualizzazione grafica delle stesse produzioni, con indicazione della media di produzione per sessione di mungitura (linea bianca orizzontale).

OBIETTIVI DECISIONALI (in blu: reale; in azzurro: stimata) calcolata sulla base delle produzioni individuali di latte registrate giornalmente

OBIETTIVI DECISIONALI La finestra consente di valutare l’efficienza del processo di mungitura mediante la presentazione di alcuni dati riassuntivi caratteristici (n. vacche munte, produzione totale, durata mungitura, bovine munte/ora, ecc.). Molto utili le indicazioni del numero totale di riattacchi e di identificazioni manuali degli animali che si sono rese necessarie durante ogni sessione di mungituratra le 393 vacche munte “Oggi”, ci sono stati 27 riattacchi. I riattacchi sono avvenuti all’inizio della mungitura ??? sono imputabili o meno ad una scadente procedura di preparazione della mammella ???. Relativamente all’identificazione manuale, nella sessione 1 e 2 della mungitura “Ieri” il sistema ha riportato rispettivamente 6 e 7 ID manuali. Anche questo dato andrebbe verificato per capire se si tratta delle stesse vacche per ogni mungitura e, quindi, se i transponder di cui sono dotate siano andati persi o, più semplicemente, siano guasti.

OBIETTIVI DECISIONALI Il grafico permette di visualizzare e confrontare i dati fondamentali dei vari lotti di animali che si sono susseguiti sulle due piattaforme della sala di mungitura. Ad esempio, nei lotti 7 e 11 la durata della mungitura (linea azzurra) è superiore agli altri. Osservando il grafico, tuttavia, si nota che in quegli stessi lotti si è registrato un aumento considerevole del periodo non produttivo (linea blu), in cui non era in corso alcuna mungitura. Per massimizzare il volume di produzione è necessario ridurre al minimo il tempo perso.

OBIETTIVI DECISIONALI La bovina nella posta 12 è stata munta senza rispettare la routine