WGM e.V.

Analyse und Bewertung von Parametern
der Produktionsumwelt bei der
Milchgewinnung mit automatischen
Melksystemen (AMS).

Dipl.-Ing. agr. Jens Unrath

1 Einleitung und Problemstellung_________________________________ 14
2 Kenntnisstand _______________________________________________ 17
2.1 Qualität und Prozessqualität als Modelle ______________________ 17
2.2 Prozessqualität bei der Milchgewinnung ______________________ 18
2.3 Automatisches Melken und Automatische Melksysteme (AMS)____ 19
2.3.1 Milchqualität und Melken __________________________________ 22
2.3.2 Milchhygienerecht _______________________________________ 25
2.3.3 Stress auslösende Faktoren _______________________________ 25
2.4 Stallklima und Produktionsumwelt ___________________________ 26
2.4.1 Begriffsabgrenzung ______________________________________ 26
2.4.2 Allgemeine Parameter ____________________________________ 27
2.4.3 Richtlinien und Normen ___________________________________ 29
2.4.4 Stallluft ________________________________________________ 29
2.4.4.1 Temperatur und Luftfeuchte____________________________ 29
2.4.4.2 Komponenten der Stallluft _____________________________ 31
2.4.5 Ausgewählte Parameter der Akustik _________________________ 34
V
2.4.5.1 Funktionsprinzip von Schallpegelmessern_________________ 37
2.4.5.2 Schallbewertung und Immissionsrichtwerte ________________ 39
2.4.5.3 Hörvermögen von Nutztieren ___________________________ 40
2.4.5.4 Schall und seine Auswirkungen auf das Tier _______________ 41
2.4.6 Stallkeimflora ___________________________________________ 43
2.4.6.1 Erfassung von Keimen ________________________________ 46
2.4.6.2 Digitale Bildverarbeitung als Möglichkeit der Erfassung von
Verschmutzungen ___________________________________ 47
3 Eigene Untersuchungen, Material, Methode und Tiere ______________ 48
3.1 Stallgebäude______________________________________________ 48
3.1.1 Melkeinheit_____________________________________________ 48
3.1.2 Verwendete Messtechnik__________________________________ 49
3.1.3 Messprogramme ________________________________________ 50
3.1.3.1 Analyse von Temperatur und Luftfeuchte _________________ 50
3.1.3.2 Stallluftanalyse ______________________________________ 50
3.1.3.3 Schallanalyse _______________________________________ 52
3.1.3.4 Analyse des Verschmutzungsgrades und des Keimgehaltes __ 53
3.1.3.5 Statistische Methoden ________________________________ 55
4 Ergebnisse der Untersuchungen ________________________________ 57
4.1 Temperatur ______________________________________________ 57
4.2 Relative Luftfeuchte _______________________________________ 60
4.3 Luftzusammensetzung _____________________________________ 64
VI
4.3.1 Ammoniak _____________________________________________ 64
4.3.2 Kohlendioxid ___________________________________________ 67
4.3.3 Methan________________________________________________ 71
4.4 Schallsituation und topographische Schallverteilung____________ 75
4.5 Verschmutzung und Keimsituation ___________________________ 81
4.6 Tierverhalten in der Melkbox ________________________________ 83
5 Diskussion __________________________________________________ 86
5.1 Temperatur _______________________________________________ 86
5.2 Relative Luftfeuchte _______________________________________ 88
5.3 Luftzusammensetzung _____________________________________ 90
5.3.1 Ammoniak _____________________________________________ 90
5.3.2 Kohlendioxid ___________________________________________ 92
5.3.3 Methan________________________________________________ 94
5.4 Schallpegel_______________________________________________ 96
5.5 Verschmutzung und Keimsituation __________________________ 100
5.6 Tierverhalten in der Melkbox _______________________________ 101
6 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen_____________________ 103
7 Literaturverzeichnis__________________________________________ 112
8 Anhang ____________________________________________________ 125

Einleitung und Problemstellung
Die Milchgewinnung ist ein Prozess, auf den eine Reihe von Einflussfaktoren wirken.
Neben den Beziehungen Tier – Mensch oder Tier – Technik ist der Beziehung Tier –
Produktionsumwelt ein hohes Maß an Einfluss zuzuschreiben. Unter dem Begriff der
Produktionsumwelt werden Parameter verstanden, die als abiotische und biotische
Faktoren Einfluss auf das Tier und das Produkt ausüben.
Die Produktionsumwelt in der Milchgewinnung hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten
in allen Teilbereichen enorm weiterentwickelt. Sowohl der Neu- bzw. Umbau
von Ställen, zu weitestgehend der äußeren Witterung folgenden Außenklimaställen,
die Anwendung neuer Fütterungsverfahren (Totale Mischration (TMR)) als auch der
Einsatz moderner Melksysteme (z.B. Automatische Melksysteme (AMS)) bilden die
Rahmenbedingungen für die heutige Milcherzeugung.
Während sich die Milchgewinnung in konventionellen Melksystemen dadurch auszeichnet,
dass eine feste zeitliche Bindung an das Melken vorliegt, bieten AMS die
Möglichkeit der Entkopplung des Melkprozesses von diesen festen Terminen. Den
Kühen wird in AMS die Möglichkeit gegeben, freiwillig die Melkbox aufzusuchen und
gemolken zu werden. Die Ausprägung einer tierindividuellen Melkfrequenz wird dadurch
ermöglicht.
AMS wurden bereits in zahlreichen Arbeiten hinsichtlich der Parameter Funktionssicherheit,
Tierverhalten, Tiergesundheit, Milchqualität, Produktivität, Ökonomie und
Hygiene untersucht. Einen bislang nicht untersuchten Parameter stellt die Produktionsumwelt
bei der Milchgewinnung mit AMS als wichtigen Aspekt der Prozessqualität
beim automatischen Melken dar.
Zur Produktionsumwelt zählen unter anderem das Stallklima (Mikroklima in der
Melkbox, z.B. Temperatur, rel. Luftfeuchte und Luftqualität), der Schallpegel im AMS
und der sich in direkter Verbindung dazu befindliche Haltungsraum sowie die Verschmutzungs-
und Keimsituation der Oberfläche der Melkeinheit (vgl. Abb1).
Für den Betrieb eines AMS könnten ungünstige mikroklimatische Bedingungen eine
ungenügende Besuchsfrequenz der Anlage durch die Kühe zur Folge haben. Die
mikroklimatischen Gegebenheiten innerhalb von AMS sind in der Literatur jedoch
noch nicht beschrieben worden. Die aus unzureichendem Mikroklima im AMS resul1
Einleitung und Problemstellung 15
tierenden fehlenden Besuche würden dazu führen, dass mittels erhöhten Arbeitsaufwands
Kühe nachgetrieben werden müssen, was die erhofften positiven Effekte der
Arbeitszeitersparnis schmälert und zu Unruhe in der Herde führt.
Mikroklima in der
Melkbox (Temperatur,
rel. Luftfeuchte)
Gasförmige Emission
(Gehalte an Ammoniak,
Kohlendioxid, Methan)
Verschmutzung und
Keime (auf der
Oberfläche des AMS)
Produktionsumwelt
beim automatischen
Melken
Schallsituation im
System (Lautstärke,
Frequenz, Zeit)
Abbildung 1: Schematische Darstellung von Faktoren der Produktionsumwelt beim Melken mit AMS
Quelle: eigene Zusammenstellung
Das Ziel der durchgeführten Untersuchungen bestand darin, diese Parameter in einem
Praxisbetrieb zu analysieren und die mikroklimatischen Bedingungen zu bewerten.
Dazu wurde an geeigneten Punkten innerhalb des AMS und des Stalles die
Stallklimaparameter Temperatur, rel. Luftfeuchte, Luftqualität, Schall sowie der Verschmutzungsgrad
der Systemoberfläche untersucht. Um mögliche witterungsbedingte
Einflüsse auf das Mikroklima darstellen zu können, wurden die Untersuchungen
in verschiedenen Jahreszeiten durchgeführt.
1 Einleitung und Problemstellung 16
Folgende Arbeitshypothesen wurden zur Bearbeitung des Themas aufgestellt:
1. Im AMS bestehen durch den Aufenthalt der Tiere besondere Stallklimaverhältnisse
und Gaskonzentrationen, die sich von der Situation im Stallraum
unterscheiden.
2. Durch die verschiedenen maschinellen Funktionen des AMS entsteht eine
signifikante Schallkulisse.
3. Der hohe Nutzungsgrad der automatischen Melkeinheit führt zu erheblichen
Verschmutzungen und damit verbunden zu einer Keimbelastung,
die ein Risiko für die Produktqualität und die Eutergesundheit darstellt