吴锡飞&张廷青：如何正确选择奶衬？

吴锡飞（原首农畜牧设备总监）&张廷青博士

奶杯内套（也称奶衬）是挤奶系统中唯一与奶牛乳头接触的部件，是奶牛与挤奶系统之间的交互反应点。挤奶系统的任何改进、缺陷、故障或失灵均或多或少地传递到这里，影响奶杯内套的工作性能，继而作用于奶牛乳头，并导致或好或差反应，产生不同的效果。而奶杯内套本身的质量与性能好坏更会直接影响奶牛的乳房健康与挤奶性能。因此，如何正确选择奶衬对泌乳牛群整体健康和经济效益至关重要。

一、应该熟悉奶杯内套哪些基本常识？

1、套杯后挤奶期间（也称附杯时间或挤奶时长），奶杯内套内一直处于真空状态，即奶牛乳头一直暴露于真空中；脉动室（奶杯外壳与内套外表面之间的夹层，参见图1）在脉动器控制下，真空度与大气压交替变换；脉动室真空时（工作相），内套内外作用力相等，乳头不受内套挤压，在真空吸力下向外排奶（俗称挤奶），同时血液和组织液涌向乳头；脉动室在大气压状态时（休息相），内套外表面受压力，乳头受内套挤压，乳腺封闭，不出奶（俗称按摩），并将血液和组织液压回；如此往复，延续整个挤奶时段。上述内套一系列动作的对象是具有娇嫩而精密组织结构的乳头，不言而喻，这自然需要动作温和、触感舒适、能促使并维持与奶牛良好互动，同时快速彻底挤出全部牛奶。

2.奶杯内套的使用或更换周期一般为2500头次，各制造厂商推荐的数值略有不同。如

果设定（正常情况）：脉动频率60次/分钟，一个挤奶点每小时挤5头牛，一班挤奶7小时，清洗一次时间45分钟，可以计算出内套在其更换下来之前要开启闭合至少94万次。对于小牧场，这个数据可能更大。在如此多次开启闭合中，奶杯内套要始终如一地保持其弹性不变，同时始终保持表面光滑如新。

图1 奶杯示意图

3.奶杯内套直接与牛奶接触，需要符合食品生产的规范，因此每班挤奶后，都要使用70-80℃热水，按照一定比例兑成酸或碱清洗溶液，对包括内套在内的整个挤奶系统进行清洗，以保证良好的卫生状况。在如此严苛的热、酸、碱反复清洗下，在每天长时间奶脂浸蚀下，必须保证内套中没有任何有害物质、任何添加剂、任何味道被迁移或转移到牛奶中。

4.一个看似简单的内套，要求却不少且苛刻，需要满足耐酸、耐碱、耐压、耐高温、保持弹性、抗老化、耐久性、食品安全等等各方面要求，故而对材料要求非常高，不是任何一种单一材料可以满足的。目前，制造奶杯内套原材料主要由聚合体和添加剂混合组成。聚合体有以下几种：天然橡胶（NR）、丁苯橡胶(SBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶等；添加剂有硫化剂、填充剂、增塑剂和抗衰保护剂等几种。通常制造厂商会按内套不同性能要求选择多种原料组方，混合炼制成所需的橡胶原料。

二、什么是好内套？

前述内容业已述及什么是好内套，以下将换另一角度定义继续深入讨论这个问题。在挤奶系统工作正常和各项参数均符合要求前提下，内套应满足如下要求。

1.需要满足乳头末端真空度多少为宜？

当系统工作真空度为42千帕时，乳头末端真空度应稳定在38～42千帕。下奶快的奶牛在其奶流速达到峰值时，真空度值不应低于36千帕。挤奶开始阶段和低奶流速阶段，乳头末端真空度值不应超过42千帕，藉以避免过挤损伤乳头。此外，挤奶时，乳头末端真空度也不能低于32 千帕，否则将减低挤奶速度，延长挤奶时间，也会对乳头末端造成损伤。

2.需要满足内套口部腔室真空度多少为宜？

内套口部腔室（参见图2编号3）处于奶杯口（参见图2编号12）这个区域，当奶杯内套套上乳头时，形成一块封闭空间。由于内套这一段特殊结构，整个挤奶期间均无挤压乳头动作，因而无法将此处缘于真空所致积蓄的血液与组织液排走，即不具备“按摩”功能。所以，要求此处真空度不能太高；否则，轻则会使奶牛感觉不舒服和躁动，进而影响挤奶效率；重则将使乳头水肿和挤奶流速下降，甚至导致乳房炎发生。正常情况下，内套口部腔室真空度为9～15千帕，各生产厂家不尽相同，这与内套设计、唇口硬度等关联。另一方面，口部腔室真空度也不可过低，研究表明，口部腔室真空度略高有益于奶杯稳定。

图2 奶杯内套结构图和标准名称

3.如何检测内套口部腔室真空度？（图3和图4）

检测内套口部腔室真空度需使用专用仪器，通常与检测乳头末端真空度和挤奶杯组脉动功能在挤奶期间同步进行。

图3.左上分图和中上分图示在奶杯口部腔室临时植入将与真空度检测管联结的微型塑料接头；右上分图示在奶杯短奶管临时植入将与真空度检测管联结的微型塑料接头；左下分图示在奶杯短脉动管临时植入将与真空度检测管联结的微型塑料接头；中下分图示奶杯各点真空度检测管与微型记录盒联结；右下分图示挤奶期间进行奶杯各点真空度检测，无需现场派人监控，采集数据将以蓝牙方式发送给计算机或手机，并完成自动分析和给出分析 告。

图4 挤奶杯组各测定点真空度波动的理想图像

4.对奶衬材质、厚度、柔韧性、弹性和抗老化性都有哪些要求？

挤奶系统在真空作用下吸奶按摩的过程，就是模仿犊牛用嘴吸奶的过程。内套物理性能应该足以避免乳头在这个过程中受到伤害。并且必须能够耐受挤奶2500头次（或制造厂商官方推荐值）或半年的使用时间，并且挤奶性能无明显下降。

5.奶杯内套尺寸多大为宜？

内套尺寸应该与牛群大多数乳头适配，即内套筒体直径（参见图2编号6）与乳头直径基本接近，内套长度与设计应该保证乳头末端都能落在上下接触点区域中（参见图2编号15和16），最好留有富裕，特别在下接触点方向，藉以达到较好挤奶与按摩效果；因为文献表明：套杯后正常挤奶期间乳头会因真空吸奶而被“拉长”40%-50%。

6.为什么需要通过国际权威机构认证？

因内套与牛奶直接接触，故需要满足食品安全要求。是否真正安全？国际间通行做法就是获得第三方权威机构认证。目前比较权威并常见的有BFR（The German Federal Institute for Risk Assessment:德国联邦风险评估所）和FDA（US Food and Drug Administration:美国食品和药物管理局）这两家机构，前者是德国标准，后者是美国标准。获得其中任何一家机构的认证，就意味着该内套与牛奶接触时不会释放出任何对人类健康有害的物质、不会改变牛奶性质成分、不会降低食品感官特性，如味道、气味与颜色等等。

三、哪些因素将造成奶杯内套老化和如何应对？

随着内套使用时间增加、无穷无尽开启闭合、日复一日乳脂浸泡和高温清洗溶液冲刷，其形状、张力和表面状况均在逐渐发生改变，我们称之为内套老化。这些“老化”缓慢但持续一致地影响着内套的挤奶特性。在其达到极限使用寿命后，无论是内套表面还是挤奶特性，均迅速恶化。

1.奶杯内套老化将带来哪些危害？

国外学者曾对奶杯内套老化将带来哪些挤奶特性变化专门做过研究。该研究在一单侧4挤奶位侧开门挤奶台上进行，共涉及80头泌乳牛，每天挤2次奶，连续运行9周，每天挤奶后（内套）立刻进行酸洗/消毒。挤奶台正在使用并不断老化中的内套定义为试验组，以挤奶头次值代表不同试验组，而一批与之相同批号的新内套则设为对照组。对照组内套在本研究开始时全是新换装的，整个研究过程均使用这些新内套。两套与挤奶台使用的相同挤奶杯组均在集乳器中安装了真空度传感器，用来测量真空度波动；亦在口部腔室安装真空度传感器测量真空度波动。在测试日，一个挤奶杯组安装上挤奶台使用的老化内套，而另一个挤奶杯组则使用新换装的内套。80头泌乳牛中的16头奶牛，每当内套挤奶头次达到840头次、1680头次和2520头次时采集数据：通过挤奶台安装的奶量计，可获得挤奶时长与牛奶产量等参数；将牛奶产量除以挤奶时长就可获得平均挤奶流速；同样，从奶量计输出的数据，亦可获得30秒平均奶流速最大值；通过真空传感器可测出挤奶过程中口部腔室内真空度和集乳器中真空度波动状况。经过数据处理，得出表1，数据右上角标示星号者代表该数据具有统计学意义显著差异。

表1 内套使用时间长短与挤奶性能变化的关系

*差异显著性水平备注：P<0.05*；P<0.01**；P<0.001***；P<0.0001****。

该研究再次表明，内套老化使一些关键挤奶特性变差，印证了之前许多类似研究的成果。综合多种文献资料，内套老化对机器挤奶的影响简括如下：

（1）降低挤奶流速峰值；

（2）降低平均挤奶流速；

（3）增加挤奶时长；

（4）增加乳头末端处真空度波动；

（5）降低口部腔室真空度，这是缘于唇口漏气，最早在挤奶480头次时就有可能出现；

（6）增高口部腔室真空度，这是缘于超过极限使用期时内套变形、筒体呈椭圆型和上下窜气增多所致；

（7）脱杯后，奶牛乳房各乳区剩余奶量增加；

（8）内套滑动漏气次数增加；

（9）乳头末端状况恶化。

上述各项均可增加乳房炎发生风险。

2.如何正确应对奶杯内套老化？

严格遵照一定标准，定期更换内套是解决内套老化最有效的方法。

（1）为何需格外重视内套制造厂商或挤奶系统制造厂商推荐更换值？

各家内套制造厂商一般会依据其产品原料、制造工艺和试验结果设置一个恰当合理的内套更换周期，所以各家内套制造产商的产品和同一制造厂商的不同类型产品的更换周期并不完全一样，我们需认真格外注意这些差异。内套更换周期单位是挤奶头次，为了使用方便，可将挤奶头次换算成天数，这样就可将内套更换日期标注在日历上，或输入带有日历的电子仪器中，藉以自动提醒。

①计算公式：内套挤奶天数=总能力/总负荷（总任务）；

②总能力=挤奶杯组（俗称挤奶点或挤奶位）数量×内套更换周期（头次）

③总负荷=牛群规模（上台挤奶牛头数）×每天挤奶次数

我们以较常见更换周期2500头次为例来计算演示一下：

一家1200头泌乳牛（牛群规模）奶牛场每天挤3次奶（每天挤奶次数），挤奶厅有40个挤奶杯组（挤奶杯组数）。

①总能力=40杯组×2500头次/杯组 =100000头次；

②总负荷=1200头×3次/天 =3600头次/天；

③内套挤奶天数=100000头次÷3600头次/天=28天。

有些人经常穷尽心思、想方设法试图从内套更换周期多延宕榨取几天时间，旨在节省一些费用。可这样做的结果往往是丢了西瓜捡了芝麻、得不偿失而蒙受以下我们觉察不到的隐形损失：乳房炎病例增多无疑也会增加治疗和护理费用、同步造成弃奶增多和牛奶产量下降，以及因挤奶时间加长增加的运行成本。

（2）正确应对内套老化还应该注意哪些方面？

有时内套质量呈现异常，在未到更换周期期限之前就发现问题，如内套出现裂口或表面粗糙、滑杯现象异常增多、或挤奶流速峰值明显下降等等不一而足。倘如此时检查挤奶系统真空度没有问题，就需当机立断，马上更换全部奶杯内套，以免带来更大损失。不管任何时候，挤奶流速峰值下降是内套老化最清晰的警示标志。如果一个奶杯内套坏了，应总是同时更换该挤奶杯组的全部4个内套，藉以保证4个挤奶杯具有相似的内套口张力和相似的挤奶特性。当正常更换周期期限到了，即使上述所述中途更换的4个奶杯内套尚未到更换周期期限，也应该随之一起更换，以便方便挤奶厅日常管理。

四、如何正确选择内套？

正常情况下，安装新挤奶系统时，制造厂商都会一揽子考虑到位，相信用户也会参与讨论此事并达成一致见解。故而，通常情况下不赞成轻易更换内套规格与品牌。如果因为种种原因必须换用另一款奶杯内套，必须考虑以下几方面。

1.拟更换新款奶杯内套与现运行挤奶系统是否匹配？

（1）如果仍使用原有奶杯外壳，新款内套长度要与原外壳匹配，装配后内套要允许5-15%拉伸长度（参见图2编号11）；内套直径和奶杯口也要与原外壳匹配（参见图2编号6和12）。

（2）奶杯口（参见图2编号12）需能无缝对接安装到清洗底托上，这样才能顺利完成清洗过程。

（3）因更换奶杯外壳成本较低，如有可能，建议连同外壳一起更换，这样选择限制会相对少些，更容易选到合适的内套。

2.如何使奶杯内套与牛群乳头适配？

选择与牛群乳头适配的内套系至关重要的第一选项，其决定内套选择能否成功或失败。

（1）如何建立后备牛与成母牛乳头大致尺寸范围？

首先需要测量牛群乳头的直径和长度。需在乳头根部与乳房交界处垂直向下1厘米处测量乳头直径，测量头数越多越好；基于测量值尝试建立该奶牛群乳头尺寸群体数据库，然后藉助数据处理，确定最适宜的、可满足大多数奶牛较适配的乳头尺寸。这是一项专业性较强工作，建议与供应厂商密切合作，大多数内套制造厂商拥有该领域技术服务专家，并可提供所需测量工具，帮助测量乳头精确尺寸，继而确定最佳合适乳头直径。

（2）选择奶杯内套应注意哪些细节？

根据牛群群体乳头尺寸最后确定结果，选择奶杯内套奶杯口深度（参见图2编号18）与直径，使其足以达到紧密而舒适地适配效果；这样可确保奶杯口与内套下部在套上乳头时，能够有效地形成两个相对独立的空间——口部腔室（参见图2编号3）与乳头室（参见图2编号19），并且使得在这两个空间中可形成不同真空度。如果两个空间之间窜气太多，将导致口部腔室真空度过高，从而造成乳头根部蒙受真空度亦过高，继之又迫使乳腺乳池和乳头乳池之间环形皱褶通道变狭窄，自然最终结果发生挤奶流速降低、乳头中血液与组织液流动不畅和奶牛感觉不舒适，所有这些因素无疑将会增加乳房炎发生风险。反之，如果两个空间之间窜气过少，将导致口部腔室真空度降低，如果降得过低则可能引致挤奶杯组不稳定，可参阅前述关联内容和图5。

A. 内套与乳头适配佳良，能确保奶杯口腔室与内套下部通过乳头有效地形成两个不同的空间；两空间室具有不同真空度。

B. 内套具有较深奶杯口，意味着乳头不能完全充满内套，造成窜气过多，导致奶杯口腔室内真空度升高至有害水平。

C. 内套筒体较大，乳头不能充满内套筒体，造成窜气过多而致奶杯腔室内真空度升高至有害水平。

图5.内套是否适配乳头三类状况示意图

（3）为何选择导流通气孔内套（图6）？

生产实践中某些牛群乳头尺寸差异较大，乳头与内套之间适配往往难以完美实现，选择导流通气孔内套有助于缓解乳头适配欠佳的负面影响。如前所述，适配较差的奶杯内套导致乳头上部真空过高，不利于安全高效挤奶。这类情况在一些三角体内套和四方体内套中也会出现。基于此，人们专门在内套上设置一个导流通气孔，向奶杯口部腔室中放气，这样可有效防止奶杯口部腔室中真空度过高。向奶杯口部腔室通气还有另外一个好处，即脱杯时可防止乳头根部真空度超过乳头末端真空度，从而减少细菌反冲乳头机率。还有些内套在短奶管处设置导流通气孔，这有利于牛奶加速排出集乳器，但不会影响奶杯口部腔室真空度。

图6.两种不同类型的导流通气孔内套

（4）奶杯内套与乳头长度适配如何？

内套长度与设计应保证乳头末端能落在上下接触点之间的区域中（参见图2编号15和16），同时需留有富裕，特别在下接触点方向，藉以达到较好挤奶与按摩效果；因为既往研究曾表明：套杯后正常挤奶期间，乳头可能受真空度吸奶而被拉长延展40%-50%左右。

3.奶杯内套口唇端（参见图2编号2）选择需注意什么？

（1）口唇端硬度多少为宜？

使用软口唇端内套挤奶可减轻挤奶杯组引起的乳头淤血和水肿；但软口唇端内套挤奶时奶杯滑动几率较硬口唇端奶杯高，这是缘于口部腔室真空度较低。然而，硬口唇端奶杯内套滑动几率较小，但可能会使乳头基本呈现浮肿环，这是缘于口部腔室真空度较高。如果奶杯内套唇部过硬，挤奶时口部腔室真空度则更高，将导致挤奶末尾阶段奶杯内套上窜、环形皱褶通道关闭，乳房剩余奶量较多。这儿如何决定究竟采用硬口唇端奶杯内套，抑或软口唇端奶杯内套需遵循的一般原则是：如果挤奶杯组重量较重时宜选择硬口唇端奶杯内套，而挤奶杯组重量较轻时则选择软口唇端奶杯内套。

（2）口唇端直径多大为宜？（参见图2编号1）

内套口唇端直径必须与牛群乳头直径相适配，其适配度将影响挤奶速度和奶杯内套滑动概率。如果奶杯内套口唇端直径过小，会使得挤奶时按摩作用和挤奶速度降低，挤奶结束后乳头根部会出现蓝色环型印记。如果奶杯内套口唇端直径过大则会造成挤奶时密封不好、奶杯内套滑动增多、挤奶临近结束期间奶杯内套可能过度上窜，以及乳房剩余奶量较多。

4.奶杯内套与奶杯外壳相配如何？

在奶牛挤奶过程中，内套“张力”也是一个关键因素。使用不同规格奶杯外壳将改变奶杯内套的伸展程度，就像拉伸弹力带或弹弓一样。奶杯外壳越长，奶杯内套伸展越长，张力增加越大，随之改变奶牛挤奶特性。张力较大的内套挤奶较快，但其作用在乳头末端压力亦较大，易导致乳头过度角质化（乳头末端粗糙），乳房炎风险自然也会增加。

5.奶杯内套与挤奶系统设置组合如何？

不同的挤奶系统设置，需要不同的奶杯内套对应组合。这是因为不同的内套具有不同的性能，自然也会使其挤奶效果相应有所不同。比如，柔软硅胶内套更多地显示出温和挤奶效果；而壁较厚的橡胶内套则更具有快速的挤奶效果。然而，通过调整挤奶期间工作真空度，硅胶内套可以显示出快速但较少柔和的挤奶效果；而橡胶内套则可以产生温和也较慢的挤奶效果。所以，如果改换新型内套时，挤奶系统设置也应做相应改变。可以通过试验来了解各种挤奶系统配置下同一型号内套性能，或同一挤奶系统配置下不同型号内套性能，如此往复测试来寻求两者最佳组合。也可以在动态挤奶时间试验中，测量挤奶时内套张开与闭合的张力，藉以了解内套在当下挤奶系统设置下的性能。如果我们能够清晰地知道希望自己的内套达到什么样的性能要求，前述各种办法均有助于为我们最终寻获到理想的内套。笔端至此，建议同道们如欲更换非原装型号内套，需进行一次实操挤奶（动态）测试，考核拟更换新型内套是否可达到预期效果。

6.为何需基于挤奶流程优先选项来确定拟选内套最需要的特性？

鉴于各奶牛场情况千差万别、牛群规模大小不一、产量高低各有千秋、经营者要求与喜好相异，故而不可能有“万国牌奶套”或“一款奶套定乾坤！”所以，重中之重是首先建立挤奶流程优先选项，继之以此为依据来决定最需要的内套特性。

（1）如果追求挤奶速度快、或泌乳牛群奶流速度较高、或挤奶流程前处理非常到位、或挤奶员工业已工作多年且极度敬业并经验丰富，基于这些，宜选择快速挤奶内套。相反，如果泌乳牛群乳头末端角质化问题严重、或挤奶厅挤奶员工众多，难以执行始终如一不走样的挤奶流程前处理乳头刺激环节，此时宜选择较“温和”挤奶内套。

（2）如拟完成快速挤奶，宜考虑使用圆柱体、高张力、橡胶内套，同时与牛群乳头大小尺寸力争完美适配。然而，还需牢记心头使用这些奶杯内套可能会损伤乳头，除非保证执行始终如一不走样的挤奶流程前处理乳头刺激环节与良好的挤奶流速。如拟实施温和挤奶，则宜考虑使用三角体、低张力、硅胶内套。再次老生常谈：无论使用何种类型内套，均必须与牛群乳头尺寸大小力争完美适配。

若干现场应用举例如下：

（3）对于管理良好、挤奶系统先进的大型奶牛场，如挤奶员工各方面培训到位、操作熟练、执行挤奶操作流程一丝不苟，同时牛群整体产量高，如欲追求提高挤奶效率，可选择使用快速挤奶内套，并适当提高真空度。

五、如何做好奶杯内套储存？

1.橡胶内套随时间推移缓慢老化，力戒长期保存，一般维持1-2个季度库存量足矣。

2.储存仓库需保持阴凉、干燥和避光。

3.臭氧会攻击奶杯内套高分子聚合体分子链，储存奶杯内套需远离大型电机、闪烁日光灯等释放臭氧的房间里。

六、结束语

与挤奶系统其它任何机械因素相比，内套设计与材质对挤奶特性具有更明显影响力。所以，维持奶杯内套始终处于正常状态极度重要，而及时更换内套是保持最佳状态的最有效也是唯一措施。如果更换新内套后，能察觉到挤奶性能改善明显，说明该次内套更换肯定拖宕太久了！任何想通过延长内套使用期节省费用，后果都是事与愿违、得不偿失，甚至酿成巨大损失。选择奶杯内套最重要标准就是挤奶特性优良，同时不损伤奶牛乳房。

七、本章问题

国内一家新建现代化规模奶牛场，挤奶厅采用2X24位并列式挤奶系统，该系统由国际著名挤奶设备制造厂商提供，并由其属下技术服务部门遣派资深工程师严格遵循该挤奶系统安装流程和标准完美完成安装。开始正式启动运营后系统真空度水平合乎要求并且始终如一非常稳定，只是发现：挤奶杯组容易滑脱、挤奶时长增加、平均奶流速和奶流速峰值均下降、残余奶量增多（自动脱杯流量和自动脱杯延滞时间设置均到位）、运行数周后相当数量泌乳牛乳头末端角质化严重。劳驾同道们思索回答如何破解这一难题？