Anwendung einer Druckmessfolie zur sensorgestützten Erfassung mechanischer Drücke an der Zitze im Melkprozess

Dr. Susanne Demba

Melk-FEE GmbH

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Der Zitzengummi bildet beim Melkprozess die Schnittstelle zwischen der Zitze einer Kuh und dem Melksystem. Ein unsachgemäß arbeitendes Melksystem kann die Zitze beschädigen und das Risiko von Euterinfektionen erhöhen. Um den Einfluss des maschinellen Milchentzuges auf die Zitze zu bewerten, werden verschiedene Scoringsysteme zur Beurteilung der Zitzenkondition hinsichtlich Zitzenfarbe, Schwellungen, Ringbildungen an der Zitzenbasis und Hyperkeratosen eingesetzt (Neijenhuis et al., 2000; Mein et al., 2001). Diese Methoden sind jedoch sehr subjektiv. Daher wurden Methoden zur Erfassung des Druckes, den der Zitzengummi auf die Zitze wirkt, entwickelt. Die Messung des Touch Point sowie die Berechnung der Liner Compression, des Over-pressure, des true milk:rest ratio und des residual vacuum available for massage wurde häufig zur Erfassung der Kräfte auf die Zitze beim Melken verwendet (Alejandro et al., 2014; Mein und Reinemann, 2009; Roşca et al. 2012; Spencer und Jones 2000; Zucali et al., 2008; Bade et al., 2009; Mein et al., 2003; Neijenhuis et al., 2005). In einigen Studien wurde auch die Eignung verschiedener Drucksensoren zur Ermittlung der Zitzenbelastung im Melkprozess getestet. Es kamen Druckmessfolien (Muthukumarappan et al., 1993), Kraftmessdosen (Adley und Butler, 1994; Davis et al., 2001) und piezoelektrische Sensoren (Tol et al., 2010; Leonardi et al., 2015; Roşca et al., 2017) zum Einsatz. Die bisher getesteten Sensoren zeigen jedoch einige Nachteile. Die Sensoren konnten nur mit einem spezifischen Zitzenmodell genutzt werden (Adley  und  Butler, 1994; Davis et al., 2001; Leonardi et al., 2015), die Größe des Sensors und des Messbereiches waren begrenzt (Tol et al., 2010; Roşca et al., 2017) und die Messwerte einiger Sensoren wurden durch das Biegen der Sensoren beeinflusst (Muthukumarappan et al., 1993).

Die Prescale Druckmessfolie von Fujifilm (KAGER Industrieprodukte GmbH, Dietzenbach, Deutschland) gibt es als einlagige und zweilagige Ausführung und wird zur Messung von Drücken und Druckverteilungen angewendet. Auf der Druckmessfolie sind Mikrokapseln angebracht, welche ein Färbematerial enthalten. Wird ein Druck auf die Folie appliziert, platzen die Mikrokapseln, das Färbematerial reagiert mit einem Farbentwickler und die Druckmessfolie färbt sich rot (Abb. 1). Dabei wird die Höhe des applizierten Druckes durch die unterschiedliche Intensität der Rotfärbung angezeigt. Die Prescale Druckmessfolie misst Drücke zwischen 0,05 und 300 MPa (Cuffaro, 2013). Nach den Messungen wird die Folie mit Hilfe einer speziellen Software, welche Parameter wie den durchschnittlichen Druck (AP in MPa), den maximalen Druck (MP in MPa) und die Kraft (Lin N) erfasst, analysiert...