↑

معرفی Dairy Processing Handbook

Dairy Processing Handbook یکی از منابع علمی و فنی شناخته‌شده در صنعت لبنیات است که توسط شرکت Tetra Pak تهیه و منتشر شده است. این هندبوک به عنوان یک مرجع جامع، اصول علمی و عملی فرآوری شیر و تولید محصولات لبنی را از مرحله دریافت شیر خام تا فرآیندهای پیشرفته تولید، بسته‌بندی و نگهداری محصولات بررسی می‌کند.

این کتاب مجموعه‌ای ارزشمند از دانش مهندسی فرآیند، فناوری‌های نوین لبنی، تجهیزات فرآوری، کنترل کیفیت و اصول طراحی خطوط تولید لبنیات را ارائه می‌دهد و سال‌هاست به عنوان یکی از منابع مورد استفاده متخصصان، مهندسان، دانشجویان و فعالان صنعت لبنیات در سراسر جهان شناخته می‌شود.

در این بخش، فصل‌های مختلف Dairy Processing Handbook به صورت ساختاریافته ارائه شده‌اند تا علاقه‌مندان بتوانند با مفاهیم کلیدی فرآوری لبنیات، تجهیزات اصلی کارخانه‌های لبنی و فناوری‌های مورد استفاده در صنعت آشنا شوند.

****

📖📚انتخاب فصل…فصل 1 – تولید اولیه شیر خامفصل 2 – شیمی شیرفصل 3 – رئولوژیفصل 4 – میکروبیولوژیفصل 5 – کیفیت شیر خامفصل 6 – جمع آوری شیر خامفصل 7.1 – مبدل های حرارتیفصل 7.2 – سپراتورهافصل 7.3 – هموژنایزرهافصل 7.4 – تکنولوژی ممبران هافصل 7.5 – همزن هافصل 7.6 – اواپراتورهافصل 7.7 – هواگیرهافصل 7.8 – پمپ هافصل 7.9 – لوله ها ، ولوها و فیتینگ هافصل 7.10 – تانکهافصل 8.1 – طراحی یک خط فرآیندفصل 8.2 – اتوماسیونفصل 8.3 – سیستمهای سرویس دهی (یوتیلیتی)فصل 8.4 – توسعه ی پایدار در صنعت فرآوری لبنیاتفصل 9 – محصولات لبنی پاستوریزه و ESLفصل 10 – امحصولات لبنی با ماندگاری طولانیفصل 11 – محصولات لبنی عاری از لاکتوزفصل 12 – تولید استارتر کالچرفصل 13 – محصولات شیری تخمیر شدهفصل 14 – کرهفصل 15 – چربی شیر بدون آب (AMF) و روغن کرهفصل 16 – پنیرفصل 17 – شیر کندانسهفصل 18 – جداسازی اجزای شیر و آب پنیرفصل 19 – مواد اولیه پودری شیر و آب پنیرفصل 20 – محصولات شیری بازساختهفصل 21 – بستنیفصل 22 – تمیزکاری تجهیزات لبنیاتفصل 23 – پساب صنایع لبنی
****

فصل ۱ : تولید اولیه شیر خام

غذایی ضروری برای جهانی در حال رشد

شیر یک غذای پیچیده است که حاوی مواد مغذی حیاتی برای بدن پستانداران جوان است. شیر تنها غذا برای یک پستاندار در دوره آغازین زندگی‌اش است و مواد موجود در آن، انرژی و پادتن‌هایی (آنتی‌بادی‌هایی) را فراهم می‌کنند که به محافظت در برابر عفونت کمک می‌کنند. برای انسان‌ها، شیر و لبنیات سهم بسزایی در تأمین نیازهای بدن ما به کلسیم، منیزیم، سلنیوم، ریبوفلاوین، ویتامین B12 و پانتوتنیک اسید (ویتامین B5) دارند و از این رو، نقشی کلیدی در رشد و نمو ما ایفا می‌کنند.

منشا تولید شیر

حیوانات شیری امروزی، حاصل هزاران سال اصلاح نژادِ حیوانات وحشی هستند که در ارتفاعات و عرض‌های جغرافیایی مختلف می‌زیستند و گاهی در معرض شرایط آب و هوایی سخت و طاقت‌فرسا قرار داشتند. تکنیک‌های مورد استفاده برای تولید شیر از گاو، بز، گوسفند و گاومیش، حدود شش هزار سال پیش آغاز شد و امروزه از همان گونه‌های حیوانی برای شیردوشی نگهداری می‌شود. این حیوانات گیاهخوار، انتخاب طبیعی برای برآورده کردن نیاز انسان به غذا و پوشاک بودند، چرا که نسبت به حیوانات گوشتخوار، خطر کمتری دارند و کنترل آن‌ها آسان‌تر است. حیواناتی که برای تولید شیر استفاده می‌شوند، نشخوارکنندگانی هستند که سریع و در مقادیر زیاد غذا می‌خورند و سپس غذای خود را هضم می‌کنند.

امروزه، گسترده‌ترین حیوان شیرده در جهان، گاو است که می‌توان آن را در تمام قاره‌ها یافت. سایر حیواناتی که معمولاً در دامداری‌های سنتی و صنعتی استفاده می‌شوند، بز، گوسفند و گاومیش هستند. شیر این حیوانات برای جوامع روستایی به عنوان منبع پروتئین باکیفیت و سایر ترکیبات، اهمیت بسیاری دارد. گوسفند و بز در مناطقی مانند مدیترانه و بخش‌های وسیعی از آفریقا و آسیا از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند. تعداد گوسفندان و بزها در جهان به میلیاردها می‌رسد و آن‌ها پرتعدادترینِ تمام حیوانات تولیدکننده شیر و گوشت هستند. سهم گوسفند و بز در تولید شیر و گوشت در فقیرترین مناطق نیز قابل توجه است. هر دوی این حیوانات منبع غذایی ارزانی هستند و عمدتاً در شرایطی نگهداری می‌شوند که عوامل اقلیمی، توپوگرافی (ناهمواری‌های زمین)، اقتصادی، فنی یا جامعه‌شناختی، توسعه سیستم‌های پیچیده‌تر تولید پروتئین را محدود می‌کنند.

ویژگی‌های تغذیه‌ایی شیر

از جمله مواد معدنی و ویتامین‌های ضروری موجود در شیر، آهن و ویتامین D هستند. با این حال، این مواد به مقدار کافی یا با نسبت‌های بهینه برای تأمین نیازهای تغذیه کامل، وجود ندارند. بنابراین، حیوان جوان در دوره نخست زندگی‌اش، کمبود برخی مواد مغذی در شیر را با بهره‌گیری از ذخایری که در بدو تولد از مادر دریافت کرده است، جبران می‌کند؛ ذخایری که معمولاً تا زمانی که رژیم غذایی‌اش شامل غذاهای دیگر شود، کافی است. برای اینکه  مواد مغذی به آسانی قابل مصرف و هضم باشند، آن‌ها به صورت مایع، بخشی به شکل محلول و بخشی به صورت پراکندگی (Dispersion) یا تعلیق (Suspension) در دسترس هستند. تفاوت گسترده‌ای در تعادل اجزای شیر پستانداران مختلف وجود دارد، اگرچه خودِ این اجزا اساساً یکسان هستند.

مقادیر اجزای اصلی مختلف شیر خام گاو می‌تواند به طور قابل توجهی بین گاوهای نژادهای مختلف و حتی در میان گاوهای یک نژاد نیز بین آنها تفاوت هایی وجود دارد. آب جزء اصلی است و حامل تمام اجزای دیگر می‌باشد. شیر گاو از حدود ۸۷ درصد آب و ۱۳ درصد مواد خشک معلق یا محلول در آب تشکیل شده است. علاوه بر «کل مواد جامد»، از اصطلاح «مواد جامد بدون چربی» نیز در بحث درباره ترکیب شیر استفاده می‌شود.

 

گاوها

از زمانی که گاو حدود شش هزار سال پیش به عنوان حیوان خدمت‌رسان (اهلی) به کار گرفته شد، تغییرات چشمگیری در ساختار ژنتیکی گونه‌ی «باس تاروس» (Bos taurus) رخ داده است. مهم‌ترین این تغییرات، این است که گاوهای شیرده امروزی، تولید شیر بسیار بیشتری نسبت به نیاز گوساله‌شان دارند. پیشرفت‌های ژنتیکی منجر به افزایش قابل‌توجه در تولید شیر شده است؛ به‌طوری که گاوهای امروزی تقریباً شش برابر گاوهای اولیه، شیر تولید می‌کنند. حتی تا حدود سی سال پیش، یک گاو به‌طور معمول تنها حدود ۴۰۰۰ کیلوگرم شیر در هر دوره شیردهی (به ازای هر گوساله) تولید می‌کرد، در حالی که گاوهای امروزی به‌طور میانگین بین ۷۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ کیلوگرم شیر می‌دهند. برخی از گاوها می‌توانند تا ۱۴۰۰۰ لیتر یا بیشتر در هر دوره شیردهی تولید کنند. افزایش دانش درباره اهمیت مدیریت گله، رفاه حیوانات و تغذیه بهینه، به این پیشرفت ژنتیکی کمک کرده است.

همانند سایر پستانداران، گاوها نیز برای فرزندان خود شیر تولید می‌کنند. بنابراین، تولید شیر ارتباط تنگاتنگی با چرخه تولید مثل دارد. یک گاو ماده پیش از آنکه بتواند تولید شیر را آغاز کند، ابتدا باید گوساله‌ای به دنیا بیاورد. گاوهای ماده در سن هفت یا هشت ماهگی به بلوغ جنسی می‌رسند و در این مرحله «تلیسه» نامیده می‌شوند. تلیسه‌ها معمولاً در سن ۱۵ تا ۱۸ ماهگی، یا از طریق «جفت‌گیری طبیعی» با گاو نر و یا از طریق تلقیح مصنوعی، بارور می‌شوند. دوره بارداری به‌طور معمول ۲۶۵ تا ۳۰۰ روز طول می‌کشد و تلیسه‌ها معمولاً اولین گوساله خود را در سن ۲ تا ۲.۵ سالگی به دنیا می‌آورند. آن‌ها به‌طور معمول چهار تا هشت هفته پس از زایمان، مجدداً برای باروری آماده می‌شوند.

 

شکل ۱.۱. نمای مقطعی پستان   

۱. حوضچه پستان

۲. حوضچه سرپستانک

۳. مجرای سرپستانک

۴. آلوئول

 

 

 

ترشح شیر و دوره شیردهی

شیر در پستان گاو ترشح می‌شود؛ اندامی نیم‌کره‌ایی که توسط یک شیار به دو نیمه راست و چپ تقسیم شده است. هر نیمه نیز توسط یک رباط عرضی کم‌عمق‌تر، به دو بخش (چهارک) تقسیم می‌شود. هر چهارک دارای یک سرپستانک با غده شیری مجزای خاص خود است. بنابراین، از نظر تئوری ممکن است بتوان از یک گاو، شیری با چهار کیفیت متفاوت به دست آورد. نمای مقطعی پستان در شکل ۱.۱ نشان داده شده است.

پستان گاو از بافت غددی شامل سلول‌های شیرساز تشکیل شده است. لایه خارجی این بافت، ماهیچه‌ای است که به پیکره پستان انسجام بخشیده و آن را در برابر آسیب محافظت می‌کند. بافت غددی حاوی حدود دو میلیارد کیسه کوچک به نام آلوئول (حبابچه‌های شیرساز) است. سلول‌های شیرساز در دیواره‌های داخلی آلوئول‌ها قرار دارند که در گروه‌های ۸ تا ۱۲۰ تایی دسته‌بندی می‌شوند. مویرگ ‌هایی که از آلوئول‌ها منشعب می‌شوند، به مجاری شیری بزرگ‌تر می‌پیوندند که نهایتاً به حفره‌ایی در بالای سرپستانک منتهی می‌شوند. این حفره که به «مخزن پستان» معروف است، می‌تواند تا ۲۰ درصد از کل شیر موجود در پستان را در خود جای دهد.

مخزن پستان دارای امتدادی است که به پایین و داخل سرپستانک می‌رسد که به آن «مخزن سرپستانک» می‌گویند. در انتهای سرپستانک، مجرایی به طول ۱ تا ۱.۵ سانتی‌متر وجود دارد. در فواصل بین شیردوشی، این مجرای سرپستانک توسط یک عضله اسفنکتر (دریچه‌ایی) بسته نگه داشته می‌شود که از نشت شیر به بیرون و ورود باکتری‌ها به داخل پستان جلوگیری می‌کند. کل پستان با عروق خونی و لنفاوی در هم تنیده شده است. این عروق، خون غنی از مواد مغذی را از قلب به پستان می‌آورند، جایی که توسط مویرگ‌های اطراف آلوئول‌ها توزیع می‌شود. بدین ترتیب، سلول‌های شیرساز با مواد مغذی لازم برای ترشح شیر تأمین می‌شوند. خون استفاده ‌شده توسط مویرگ ‌ها به سیاهرگ‌ ها منتقل شده و به قلب بازمی‌گردد. مقادیر زیادی خون از طریق پستان جریان می‌یابد؛ گاوی که روزانه ۶۰ لیتر شیر تولید می‌کند، نیازمند گردش حدود ۳۰ هزار لیتر خون در غده پستانی خود است.

با ترشح شیر توسط آلوئول‌ها، فشار داخلی آن‌ها افزایش می‌یابد. اگر گاو شیردوشی نشود، ترشح شیر هنگامی که فشار به حد مشخصی برسد، متوقف می‌شود. افزایش فشار، مقدار کمی از شیر را به درون مجاری بزرگ‌تر و به سمت پایین و داخل مخزن پستان می‌راند. با این حال، بخش عمده شیر موجود در پستان، درون آلوئول‌ها و مویرگ‌های ظریفِ ناحیه آلوئولی قرار دارد. این مویرگ‌ها آن‌قدر ظریف هستند که شیر نمی‌تواند به‌طور خودبه‌خودی از آن‌ها جریان یابد. شیر باید از آلوئول‌ها فشرده شده و از طریق مویرگ‌ها به مجاری بزرگ‌تر هدایت شود. سلول‌های ماهیچه ‌مانندی که هر آلوئول را احاطه کرده‌اند، در حین شیردوشی این وظیفه را انجام می‌دهند (شکل ۱.۲ را ببینید).

 

شکل ۱.۲. خروج شیر از آلوئول بر اثر فشرده شدن

ترشح شیر و دوره شیردهی

ترشح شیر در پستان گاو کمی پیش از زایمان آغاز می‌شود تا گوساله بتواند تقریباً بلافاصله پس از تولد شروع به تغذیه کند. سپس گاو برای حدود ۱۰ ماه (تقریباً ۳۰۵ روز) به شیردهی ادامه می‌دهد. این دوره «دوره شیردهی» (Lactation) نامیده می‌شود. در طول دوره شیردهی، تولید شیر به‌تدریج کاهش می‌یابد و پس از ۳۰۵ روز می‌تواند به ۲۵ تا ۵۰ درصد حجم اوج خود برسد. در این مرحله، شیردوشی متوقف می‌شود و گاو یک دوره غیرشیردهی (خشک) تا ۶۰ روز قبل از زایمان مجدد خواهد داشت. با تولد گوساله بعدی، چرخه شیردهی جدیدی آغاز می‌شود.

پستان همچنین دارای یک سیستم لنفاوی است که مواد زائد را از پستان دور می‌کند. گره‌های لنفاوی به‌عنوان فیلتری عمل می‌کنند که مواد خارجی را از بین می‌برند. آن‌ها همچنین منبعی از لنفوسیت‌ها برای مبارزه با عفونت‌ها هستند. گاهی اوقات، در زمان زایمان، گاوهایی که برای نخستین بار زایمان می‌کنند، دچار تورم می‌شوند که تا حدی ناشی از وجود شیر در پستان است که بر گره‌های لنفاوی فشار می‌آورد.

آغوز

گوساله‌ها فاقد محافظت ایمنی متولد می‌شوند، زیرا سیستم ایمنی آن‌ها به‌آرامی رشد می‌کند. در واکنش به این وضعیت، اولین شیری که گاو پس از زایمان تولید می‌کند، «آغوز» نامیده می‌شود که در ترکیب و ویژگی‌های تغذیه‌ای تفاوت بسیاری با شیر معمولی دارد. گوساله‌ها برای دریافت پادتن‌های مادری و تأمین ضروری ایمونوگلوبولین‌ها، به آغوز وابسته‌اند. پادتن‌ها، پروتئین‌های کروی‌شکلی هستند که توسط سیستم پاسخ ایمنی بدن برای مبارزه با بیماری‌ها تولید می‌شوند. توانایی هر حیوان در تولید پادتن و در نتیجه مبارزه با بیماری متفاوت است. حیواناتی که آغوز ناکافی دریافت می‌کنند، به‌شدت در برابر عفونت‌های روده‌ای و اسهال‌های بعدی آسیب‌پذیر هستند.

یک گوساله برای رشد طبیعی به حدود ۱۰۰۰ لیتر شیر نیاز دارد که تقریباً همان مقداری است که گاوهای اولیه برای هر گوساله تولید می‌کردند. برای نشان دادن میزان تولید شیر یک گاو، معمولاً نمودار تولید شیر بر حسب زمان رسم می‌شود تا «منحنی شیردهی» به دست آید. بازده (تولید) در ماه‌های نخست پس از زایمان افزایش می‌یابد و به دنبال آن یک دوره طولانی کاهش مداوم رخ می‌دهد. شکل منحنی شیردهی در هر گاو و هر نژاد متفاوت است. منحنی شیردهی تحت تأثیر تغذیه و مدیریت گله قرار دارد که بر مقدار کل شیر تولیدشده نیز تأثیر بسزایی می‌گذارد. دوره ایده‌آل شیردهی ۳۰۵ روز است، اما در عمل معمولاً طولانی‌تر است و پس از آن یک دوره خشکی دوماهه پیش از زایمان بعدی قرار دارد.

 

شیردوشی

در حین شیردوشی، برای اینکه پستان تخلیه شود، باید هورمون اکسی‌توسین در جریان خون گاو آزاد شود. این هورمون در غده هیپوفیز ترشح و ذخیره می‌شود. هنگامی که گاو با محرک‌های لمسی برای شیردوشی آماده می‌شود، سیگنالی به غده فرستاده می‌شود و این غده اکسی‌توسین ذخیره‌شده را در جریان خون آزاد می‌کند. در گاوهای اولیه، این محرک توسط تلاش گوساله برای مکیدن پستان ایجاد می‌شد و اکسی‌توسین زمانی آزاد می‌شد که گاو مکیدن گوساله را احساس می‌کرد. یک گاو شیری مدرن معمولاً هنگام شیردوشی گوساله‌ای در کنار خود ندارد، بنابراین تحریک «رهاسازی شیر» (Let-down) یا از طریق تحریک دستی توسط اپراتور/ شیردوش در حین تمیز کردن و آماده‌سازی پستان انجام می‌شود و یا توسط تحریک مکانیکی دستگاه شیردوش. هورمون اکسی‌توسین حدود یک دقیقه پس از شروع آماده‌سازی اثر می‌گذارد و باعث می‌شود سلول‌های ماهیچه‌مانند، آلوئول‌ها را منقبض کنند. این عمل فشار درون پستان ایجاد می‌کند که با دست قابل حس است؛ این پدیده «رفلکس رهاسازی شیر» نامیده می‌شود. این فشار، شیر را به سمت پایین و داخل «مخزن سرپستانک» می‌راند که از آنجا توسط دستگاه شیردوش مکیده می‌شود و یا در حین شیردوشی با دست، توسط انگشتان بیرون رانده می‌شود. اگر روند شیردوشی در تلاش برای «دوشیدن کامل» (Stripping) گاو بیش‌ازحد طولانی شود، فشار غیرضروری به پستان وارد می‌شود، گاو کلافه شده و ممکن است دوشیدن آن دشوار شود.

چربی شیر عمدتاً از تری‌گلیسیریدها تشکیل شده که از گلیسرول و اسیدهای چرب سنتز می‌شوند. اسیدهای چرب با زنجیره بلند از خون جذب می‌شوند. اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه در غده پستانی از اجزای «استات» و «بتا-هیدروکسی‌بوتیرات» که منشأ خونی دارند، سنتز می‌شوند. پروتئین شیر از اسیدهای آمینه که آن‌ها نیز از خون منشأ می‌گیرند، ساخته شده و عمدتاً شامل کازئین و تا حد کمتری پروتئین‌های آب پنیر (وی) است. لاکتوز از گلوکز و گالاکتوز در داخل سلول‌های شیرساز سنتز می‌شود. ویتامین‌ها، مواد معدنی، نمک‌ها و پادتن‌ها از طریق خون و سیتوپلاسم سلولی به مجرای آلوئولی منتقل می‌شوند.

 

تکرار دفعات شیردوشی:

به دلیل الگوهای نیروی کار و ساعات کاری، دوبار شیردوشی در روز مدت‌هاست که در کشورهای صنعتی به یک عرف تبدیل شده است. در کشورهایی که نیروی کار ارزان است، اغلب دفعات شیردوشی بیشتری انجام می‌شود. در چند دهه اخیر، تمرکز روزافزونی بر شیردوشی‌های مکرر، به‌ویژه در گله‌های پربازده، صورت گرفته است. مزایای بسیاری با دفعات بیشتر شیردوشی همراه است.

تغییر از دوبار شیردوشی به سه بار در روز، تولید شیر را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. داده‌های منتشرشده نشان می‌دهد که یک نوبت شیردوشی اضافی می‌تواند ۵ تا ۲۵ درصد شیر بیشتری در روز از هر گاو تولید کند. علاوه بر این، دوره شیردهی پایدارتر و طولانی‌تر می‌شود. فرضیه این است که یکی از دلایل افزایش تولید شیر در دفعات بیشتر شیردوشی، قرار گرفتن بیشتر غده پستانی در معرض هورمون‌هایی است که ترشح شیر را تحریک می‌کنند. همچنین تصور می‌شود که شیر حاوی نوعی بازدارنده است که ترشح شیر را کاهش می‌دهد (Downregulate)، هرچند این بازدارنده هنوز ایزوله نشده و مکانیسم عمل آن نیز به‌طور کامل توضیح داده نشده است. گاوهایی که مخزن پستان کوچکی دارند، به دفعات شیردوشی حساس‌تر هستند؛ مخازن کوچک‌تر نسبت به تخلیه مکرر شیر حساس‌ترند.

شیردوشی مکرر اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدتی دارد. در کوتاه‌مدت، تولید شیر به دلیل فعالیت بیشتر سلول‌های شیرساز افزایش می‌یابد. در بلندمدت، تولید به دلیل افزایش تعداد سلول‌های شیرساز بیشتر می‌شود. این نشان می‌دهد که می‌توان بر تعداد سلول‌های شیرساز در طول یک دوره شیردهی تأثیر گذاشت که این امر برای ظرفیت تولید شیر حیوان اهمیت دارد.

از مهم‌ترین مزایای دفعات بیشتر شیردوشی، بهبود رفاه حیوان است. مشاهده شده است که حیوانات پربازده معمولاً تا چند ساعت قبل از شیردوشی دراز نمی‌کشند. علاوه بر این، بسیاری از گاوهای پربازده روزانه تا ۶۰ کیلوگرم شیر تولید می‌کنند و با فواصل ۸ تا ۱۶ ساعته، دو بار دوشیده می‌شوند. این گاوها تنها در نوبت دوشش صبح، نزدیک به ۴۰ کیلوگرم شیر می‌دهند. گاوهایی با چنین مقدار زیاد شیر در غده پستانی، در معرض فشار بالای پستان قرار دارند که بدون شک باعث ناراحتی آن‌ها می‌شود. مشاهده شده است که گاوهای پربازده در صورت انتخاب، ترجیح می‌دهند بیش از دو یا سه بار در روز دوشیده شوند.

 

تکنیک‌های شیردوشی

شیردوشی سنتی با دست:

شیردوشی در مزارع سراسر جهان همچنان مانند هزاران سال گذشته با دست انجام می‌شود. گاوها در مزارع کوچک معمولاً هر روز توسط افراد یکسانی دوشیده می‌شوند و به شیردوش خود عادت می‌کنند. اولین جهش‌های شیر از سرپستانک‌ها معمولاً دور ریخته می‌شود، زیرا بررسی دقیق و بصری شیرِ اولیه، به شیردوش امکان می‌دهد تا به دنبال نشانه‌های ظاهری از وضعیت سلامت پستان باشد.

در هر نوبت، دو کارتیه ( Quarter یا ربع) مقابل هم از پستان گاو دوشیده می‌شوند: یک دست شیر را از مخزن سرپستانک بیرون می‌راند و سپس فشار کاهش می‌یابد تا اجازه دهد شیر بیشتری از مخزن پستان به پایین جریان یابد. در همان زمان، شیر از سرپستانک دیگر خارج می‌شود. بدین ترتیب، دو سرپستانک به‌صورت متناوب دوشیده می‌شوند. پس از تخلیه دو کارتیه، عملیات دوشش برای دو کارتیه باقی‌مانده آغاز می‌شود.

شیر در سطل‌ها جمع‌آوری شده و برای حذف ناخالصی‌های درشت، از یک صافی عبور داده می‌شود و سپس در ظرفی با گنجایش ۳۰ تا ۵۰ لیتر ریخته می‌شود. این ظروف سپس تا دمای ۴ درجه سانتی‌گراد خنک شده و قبل از انتقال به لبنیاتی، نگهداری می‌شوند. برای خنک‌سازی معمولاً از خنک‌کننده‌های غوطه‌وری یا اسپری استفاده می‌شود.

 

سیستم‌های شیردوشی مرسوم

اصل اساسی دستگاه شیردوشی در شکل ۱.۳ نشان داده شده است. دستگاه شیردوشی، شیر را با استفاده از خلأ (وکیوم) از سرپستانک استخراج می‌کند. پمپ خلأ، مخزن خلأ، مخزن جمع‌آوری شیر، لیوانک های سر پستانی (Teat cups) و ضربان‌ساز (Pulsator) همگی اجزای ضروری دستگاه شیردوشی هستند.

هر واحد لیوانک سرپستانی از یک پوسته تشکیل شده است که یک لوله داخلی لاستیکی به نام «لاینر» (Liner) درون آن قرار دارد. فضای داخلی لاینر که با سرپستانک در تماس است، در حین شیردوشی تحت خلأ ثابت ۳۲ تا ۴۲ کیلوپاسکال قرار می‌گیرد.

 

شکل ۱.۳. تجهیزات شیردوشی ماشینی

 

فشار در محفظه ضربان‌ساز، یعنی فضای بین لاینر و بدنه لیوانک سرپستانی، به‌طور منظم توسط ضربان‌ساز بین حدود ۴۰ کیلوپاسکال در مرحله مکش و فشار اتمسفری در مرحله ماساژ جابه‌جا می‌شود. نتیجه این است که در مرحله مکش، شیر از مخزن سرپستانک مکیده می‌شود. در مرحله ماساژ، لاینرِ فنجان سرپستانک به هم فشرده می‌شود و فرصتی برای ماساژ سرپستانک فراهم می‌آورد. سپس دوباره مرحله مکش آغاز می‌شود و این چرخه به همین ترتیب ادامه می‌یابد، همان‌طور که در شکل ۱.۴ نشان داده شده است.

 

شکل ۱.۴. مراحل شیردوشی ماشینی درون لاینرلیوانک دوشش (لاینر کارتج)

 

آزاد شدن (رفع فشارِ) سرپستانک در مرحله ماساژ برای جلوگیری از تجمع خون و مایعات در آن ضروری است. چنین  تجمع مایعات در سرپستانک می‌تواند برای گاو دردناک باشد و بر رفلکس رهاسازی شیر و بازدهی شیردوشی تأثیر منفی بگذارد. احتقان‌های(تجمع مایعات) مکرر در نوبت‌های متوالی شیردوشی حتی می‌تواند سلامت پستان را تحت تأثیر قرار دهد. ضربان‌ساز حدود ۵۰ تا ۶۰ بار در دقیقه، بین مراحل مکش و ماساژ جابه‌جا می‌شود.

چهار لیوان سرپستانی که به یک جمع‌کننده به نام «خرچنگی» (Milk claw) متصل هستند، با استفاده از مکش و اصطکاک میان سرپستانک و لاینر لیوانک ، روی سرپستانک‌های گاو نگه داشته می‌شوند. خلأ به‌طور متناوب (ضربان متناوب) به سرپستانک‌های چپ و راست یا در برخی موارد به سرپستانک‌های جلو و عقب اعمال می‌شود. اعمال خلأ به هر چهار سرپستانک به‌طور هم‌زمان (ضربان هم‌زمان) کمتر رایج است. شیر دوشیده‌شده مستقیماً از سرپستانک‌ها به سطل شیر و یا از طریق یک لوله انتقال تحت خلأ به واحد دریافت‌کننده هدایت می‌شود

یک شیر قطع‌کن خودکار تعبیه شده است تا در صورت افتادن فنجان سرپستانک در حین شیردوشی، از مکش گرد و خاک به داخل سیستم جلوگیری کند. پس از پایان شیردوشی گاو، سطل شیر به اتاق شیر منتقل شده و در آنجا درون یک ظرف (بیدون) یا مخزن مخصوص شیر جهت خنک‌سازی تخلیه می‌شود. برای حذف کار سنگین و وقت‌گیرِ حمل سطل‌های پر به اتاق شیر، می‌توان یک سیستم خط لوله (پایپ‌لاین) برای انتقال مستقیم شیر به اتاق شیر نصب کرد (شکل ۱.۵). این سیستم اجازه می‌دهد شیر در یک مسیر بسته، مستقیماً از گاو به مخزن جمع‌آوری در اتاق شیر منتقل شود که از نظر تضمین بهداشت مناسب، یک مزیت بسیار بزرگ به شمار می‌رود.

 

شکل ۱.۵. طرح کلی سیستم شیردوشی خط لوله‌ای

۱. خط شستشو  ۲. خط لوله انتقال شیر  ۳. ظرف دریافت شیر

۴. پمپ شیر ۵. کولر صفحه‌ای (پلیت کولر)  ۶. واحد شستشو

۷. مخزن سرمایش شیر (تانک شیرسردکن)

 

سیستم‌های مرسوم غالب شیردوشی

سالن شیردوشی، جایگاهی اختصاصی است که امکان دوشش هم‌زمان گروهی از گاوها را فراهم می‌سازد. این سیستم از نظر ارگونومی برای شیردوش مناسب است، زیرا او در گودالی در سطحی پایین‌تر از گاوها کار می‌کند. با جابه‌جایی گروه‌ها، کل گله گاوها دوشیده می‌شود. سالن شیردوشی می‌تواند در داخل محل نگهداری گاوها یا در ساختمانی جداگانه قرار داشته باشد. در مزارع بزرگ‌تر، سالن‌های شیردوشی گردان جایگزینی برای سالن‌های شیردوشی ثابتِ پیشین هستند. در سیستم گردان، سامانه شیردوشی بر روی یک سکوی چرخان نصب شده است؛ گاوها وارد این سکو شده و هم‌زمان با چرخش آرام آن، دوشیده می‌شوند و پس از اتمام یک دور کامل، از سالن خارج می‌گردند. در این سیستم، واحد‌های شیردوشی در سطحی پایین‌تر قرار می‌گیرند که این امر ارگونومی (زیست‌سازگاری) بهتری را برای اپراتور فراهم می‌کند.

صرف‌نظر از نوع سیستم (سطلی، لوله‌ای، سالن ثابت، گردان یا خودکار)، طراحی سیستم باید به‌گونه‌ای باشد که از نفوذ هوا به داخل مسیر جلوگیری کند؛ زیرا نشت بیش از حد هوا می‌تواند بر کیفیت شیر اثر گذاشته و منجر به افزایش میزان اسیدهای چرب آزاد شود. همچنین، تأسیسات شیردوشی ماشینی باید مجهز به سیستم‌های شست‌وشوی درجا (CIP) باشند.

 

سیستم های خودکار شیردوشی

شیردوشی یکی از کارهای بسیار پرزحمت و زمان‌بر در دامداری شیری است. افزون بر این، شیردوشی باید در تمام طول سال دست‌کم دو بار در روز انجام شود. سیستم های خودکار شیردوشی (شکل ۱.۶) یکی از راه‌حل‌های این مشکل هستند، زیرا برای دامدار نیروی کار کمتری می‌طلبند، کیفیت شیر را بالاتر می‌برند، سلامت حیوان را بهبود می‌دهند و تولید را افزایش می‌دهند. برخلاف شیردوشی مرسوم که در آن انسان‌ها گاوها را برای دوشیده شدن می‌آورند، در سیستم‌های شیردوشی خودکار، تمرکز بر مراجعه اختیاری و خودخواسته گاو به ایستگاه دوشش در چندین نوبت از روز است. شکل ۱.۸ طرح معمول یک مزرعه شیری را همراه با یک سیستم خودکار شیردوشی نشان می‌دهد

 

شکل ۱.۶ قلب یک سیستم شیردوشی خودکار

گاو هر زمان که بخواهد وارد ایستگاه شیردوشی می‌شود؛ در آنجا پستان‌ها تمیز شده و عملیات دوشش انجام می‌گیرد.

 

 

هنگامی که گاو تمایل به دوشیده شدن دارد، به سمت ایستگاه شیردوشی حرکت می‌کند. یک فرستنده-گیرنده (Transponder) روی بدن گاو هویت آن را شناسایی می‌کند و در صورتی که گاو به تازگی دوشیده شده باشد، به سمت ناحیه استراحت یا تغذیه هدایت می‌شود. گاو وارد ایستگاه شیردوشی خودکار شده و مقدار مشخصی خوراک کنسانتره برای آن ریخته می‌شود. در یک سامانه شیردوشی خودکاریا سیستم شیردوشی داوطلبانه، سرپستانک‌ها توسط لیزرها و یک دوربین بینایی‌سنجی شناسایی می‌شوند. به‌عنوان مثال، سرپستانک‌ها را می‌توان به‌طور جداگانه به کمک دستگاهی شبیه به فنجانِ سرپستانک (شکل ۱.۷) و با استفاده از آب ولرم که به‌صورت  متناوب با فشار و تلاطم خاصی اعمال می‌شود، تمیز کرد تا از شست‌وشوی مؤثر اطمینان حاصل شود. خشک کردن سرپستانک‌ها نیز توسط هوای فشرده در داخل همان لیوان سرپستانک انجام می‌گیرد.

پیش‌دوشی (دوشش اولیه) توسط لیوانک شست‌وشوی سرپستانک انجام می‌شود که در پایان چرخه شست‌وشو، خلأ اعمال می‌کند. در نهایت، لیوانک ‌های شست‌وشوی سرپستانک با آب شسته می‌شوند. حسگرها بررسی می‌کنند که آیا پیش‌دوشی انجام شده است یا خیر، و دوشش مقدماتی برای چند ثانیه اعمال می‌شود تا اطمینان حاصل شود که شیر کافی تخلیه شده و رفلکس رهاسازی شیر فعال گردیده است. در این سیستم، لیوانک‌های سرپستانی به‌طور خودکار و تک‌به‌تک متصل شده و شیرِ هر یک از چهار بخش پستان به‌صورت مجزا جمع‌آوری می‌شود. این فرآیند تا زمانی ادامه می‌یابد که شیرسنج (meter)، مقدار شیر حاصل از هر کارتیه را ثبت کند. در نهایت، عملیات شیردوشی خودکار با ضدعفونی کردن تک‌تک سرپستانک‌ها از طریق اسپری به پایان می‌رسد.

 

شکل ۱.۷-لیوانک پستان (Teat Cup) مخصوص تمیز کردن، خشک کردن و پیش‌دوشش

پستان گاو برای تمیز شدن با آب ولرم شست‌وشو داده شده و

در نهایت با جریان هوا خشک می‌شود. پیش‌شیر (شیر اولیه) همراه با آب

شست‌وشو به مسیر فاضلاب هدایت می‌شود.

 

 

 

 

شکل ۱.۸: طرح جانمایی (Layout) یک واحد گاوداری شیری مدرن مجهز به سیستم شیردوشی خودکار

۱. ایستگاه شیردوشی خودکار      ۲. اتاق کنترل و پایش          ۳. بخش خنک‌سازی و ذخیره‌سازی شیر   
4. دروازه هوشمند جداسازی (Smart Sorting  Gate) برای پایش و غربالگری اولیه گاوها برای ورود به ایستگاه شیردوشی
 ۵. جایگاه استراحت دام  ۶. ایستگاه تغذیه  ۷. بخش گوساله‌دانی

 

کیفیت شیر و سلامت حیوان

گاوها به‌طور معمول در حدود سه دوره شیردهی بازدهی تولیدی دارند. شرط اولیه برای تولید اقتصادی شیر این است که تا زمانی که دامدار قصد نگهداری حیوان را دارد، بازدهی نسبتاً بالا و باکیفیت داشته باشد و در عین حال از هرگونه عاملی که منجر به حذف ناخواسته (حذف اجباری) می‌شود، جلوگیری گردد. این امر به معنای تولید بالا از حیوانات سالمی است که از هیچ‌گونه بیماری رنج نمی‌برند. ورم پستان (mastitis) رایج‌ترین و پرهزینه‌ترین بیماری در گله‌های شیری است. در بسیاری از موارد، دامدار تنها از موارد بالینی (کلینیکی) بیماری آگاه می‌شود.

گزارش شده است که میزان ورم پستان بالینی به‌طور کلی بین ۲۰ تا ۱۰۰ مورد به ازای هر ۱۰۰ گاو در سال است. عفونت‌های تحت‌بالینی (غیر بالینی) که عامل آن‌ها باکتری‌های بیماری‌زای اصلی هستند، ۵ تا ۳۵ درصد از کارتیه‌های پستان را درگیر می‌کنند.تشخیص ورم پستان بالینی برای دامدار نسبتاً آسان است. علائم آن شامل لخته شدن و تغییر رنگ شیر، و سفت، قرمز یا متورم شدن غده پستانی است. در موارد شدید، گاو دچار تب و کاهش اشتها می‌شود. تشخیص ورم پستان غیربالینی می‌تواند دشوارتر باشد، زیرا هم شیر و هم پستان ممکن است کاملاً طبیعی به نظر برسند، در حالی که سلول‌های سوماتیک در شیر افزایش می‌یابند. ورم پستان یک التهاب در غده پستانی است که می‌تواند ناشی از عفونت‌های باکتریایی یا تروما (ضربه فیزیکی) و در موارد نادر ویروس‌ها باشد. با رشد باکتری‌ها، آن‌ها متابولیت‌ها و سمومی آزاد می‌کنند که مکانیسم‌های دفاعی گاو را تحریک می‌کند. این پاسخ التهابی منجر به مهاجرت گلبول‌های سفید خون از گردش خون محیطی به درون پستان می‌شود. در نتیجه، شمارش سلول‌های سوماتیک (SCC) از ۱۰۰,۰۰۰ سلول (یا کمتر) در هر میلی‌لیتر از هر کارتیه، به چندین میلیون سلول افزایش می‌یابد. این جهش در بار سلولی با فعال شدن مجموعه‌ای از آنزیم‌های شیر همراه است.

 

رویکردهای علمی در تأمین آسایش گاو

تولید شیر باکیفیت بالا به‌طور ناگسستنی با رفاه حیوان مرتبط است و آسایش (راحتی) دام به عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل اثرگذار بر کیفیت و میزان تولید شناسایی شده است. مشاهدات و تجربیات نشان می‌دهند گاوهایی که در محیطی راحت نگهداری می‌شوند، شیر بیشتری تولید می‌کنند و به‌طور کلی زندگی سالم‌تر و طولانی‌تری دارند. آن‌ها باید به مقدار کافی خوراک و آب باکیفیت، هوای تازه، بستر استراحت نرم و تمیز و همچنین جایگاه ایستادن امن و بدون لغزش دسترسی داشته باشند. گاوها باید تشویق شوند تا جایی که ممکن است رفتار طبیعی خود را بروز دهند و به راحتی ایستاده یا دراز بکشند. بروز ورم پستان، زخم شدن پاها، ساییدگی گردن و ساییدگی یا تورم مفصل خرگوشی (مفصل پای عقب) می‌تواند نشان‌دهنده وجود مشکل در آسایش گاو باشد.

رفاه حیوان» و «آزادی‌های پنج‌گانه» از اصول اساسی در تمامی سیستم‌های دامپروری به‌شمار می‌آیند. این آزادی‌ها، چارچوبی برای تعریف شرایط مطلوب نگهداری حیوان فراهم می‌کنند و عبارت‌اند از:

۱. رهایی از گرسنگی و تشنگی

۲. رهایی از ناراحتی و شرایط نامطلوب محیطی

۳. رهایی از درد، آسیب و بیماری

۴. امکان بروز رفتارهای طبیعی

۵. رهایی از ترس و پریشانی

رفاه مناسب حیوان به این معنی است که حیوان از نظر فیزیولوژیکی و روانی در سلامت کامل به سر ببرد و در معرض رنج غیرضروری قرار نگیرد (FAWC, 2009) .مفهوم آسایش گاو در پرورش گاوهای شیری شامل رفاه حیوان و بهره‌وری آن می‌شود. بر این اساس، دامداران شیری باید در جهت ایجاد محیطی تلاش کنند که در آن احتمال تجربه گرسنگی، تشنگی، ناراحتی و درد در گاو به حداقل برسد. ایجاد محیطی که گاوهای شیری در آن احساس راحتی کنند، هم از دیدگاه اقتصادی و هم از نظر رفاه حیوان اهمیت بسزایی دارد. آسایش گاو در سیستم‌های فری‌استال (غرفه‌های انفرادی)، علاوه بر ابعاد هندسی سازه، به نوع و کیفیت بستر نیز وابسته است. مواد بستر باید ضمن فراهم کردن نرمی و آسایش حرارتیِ مطلوب، از دوام بالا و اصطکاک کافی برخوردار باشند تا دام بتواند بدون سر خوردن، به راحتی بلند شود یا دراز بکشد. علاوه بر این، بستر انتخابی باید به حفظ بهداشت و سلامت دام کمک کرده و نیاز به نیروی کار روزانه را به حداقل برساند , تحقیقات بیشتر و بیشتری روی محیط‌های راحت برای گاوهای شیری در حال انجام است. با این حال، مشاهدات و تجربیات گذشته نشان داده‌اند گاوهایی که در یک محیط راحت نگهداری می‌شوند، شیر بیشتری تولید می‌کنند و به‌طور کلی عمر طولانی‌تر و سالم‌تری دارند.

 

ماندگاری گاو(طول عمر) در گله و نرخ حذف

در صنعت پرورش گاو شیری، واژه «طول عمر» بیانگر مدت زمان تداوم حضور دام در گله است. مناسب است که کل طول عمر حیوان را به دو دوره قبل و بعد از اولین زایمان تقسیم کنیم. میانگین سن زایمان برای نژاد هولشتاین در ایالات متحده ۲۴.۳ ماه است. روندها نشان می‌دهد که در سراسر ایالات متحده، زمان رسیدن به اولین زایمان در ۱۵ سال گذشته بهبود یافته است و دامداران تمرکز بیشتری روی این شاخص کلیدی عملکرد دارند؛ علاوه بر این، این بهبود سودآوری بیشتری برای دامداران به همراه دارد. سن در اولین زایمان، طول عمر مورد انتظار یک گوساله ماده تازه متولد شده را کمی بیش از حد واقعی تخمین می‌زند، زیرا حدود ۱۵ درصد از تلیسه‌هایی را که پیش از اولین زایمان خود حذف می‌شوند، نادیده می‌گیرد.

حذف (Culling) عبارت است از خارج شدن حیوان از گله به دلیل فروش، کشتار، لاشه‌کردن یا مرگ (فترو و همکاران، ۲۰۰۶). «عمر مفید تولیدی» مدت زمان بین اولین زایمان تا زمان حذف است که معکوس نرخ حذف (گاو) محاسبه می‌شود. برای گله‌های هولشتاین در تعدادی از ایالت‌های آمریکا، میانگین نرخ حذف ۳۸ درصد بوده است (بر اساس داده‌های بازخوانی شده از DRMS-Dairy Metrics در تاریخ ۱۴-۶-۲۰۲۲). این رقم در سراسر جهان متفاوت است. نرخ حذف ۳۸ درصدی معادل یک عمر مفید تولیدی برابر با ۲.۶۳ سال یا ۳۱.۶ ماه است. بنابراین، طبق داده‌های وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA)، میانگین طول عمر یک گاو شیری در آمریکا تقریباً ۵۷.۱ ماه یا ۴.۸ سال است. عمر مفید تولیدی از ۳۵ ماه برای گاوهای متولد سال ۱۹۶۰، با حدود ۴۰ درصد کاهش به حدود ۲۰ ماه برای گاوهای متولد سال ۲۰۰۰ رسیده است (USDA-AIPL، ۲۰۱۳). در سال ۱۹۳۰، میانگین نرخ حذف سالانه تقریباً ۲۵ درصد بود (کنون و هانسن، ۱۹۳۹). گزارش شده است که طول عمر طبیعی گاوها در صورتی که به مرگ طبیعی بمیرند تا ۲۰ سال است. کوتاه بودن عمر گاوهای شیری در گله‌ها در درجه اول نتیجه یک فرآیند تصمیم‌گیری اقتصادی توسط دامداران است؛ تولیدکنندگان شیر گاوها را به این دلیل حذف می‌کنند که دیگر سودآور نیستند یا گاوهای سودآورتری جایگزین آن‌ها می‌شوند.

اهمیت طراحی لاینر و لوله‌ها

در ماشین‌های شیردوشی، “لاینر” تنها قطعه‌ای است که با بدن دام تماس مستقیم دارد؛ از این رو، کیفیت و ویژگی‌های فنی آن تأثیر مستقیمی بر کارایی شیردوشی و سلامت پستان می‌گذارد. استفاده از لاینرها فراتر از طول عمر مفید و توصیه‌شده، بهداشت دام و عملکرد دستگاه را به مخاطره می‌اندازد. در انتخاب لاینر مناسب، نخستین معیار به سازگاری سخت‌افزاری مربوط می‌شود؛ بدین معنا که لاینر باید با کلکتور (خرچنگی)، پوسته (شل) و سیستم شست‌وشو (جت شست‌وشو) در واحد شیردوشی همخوانی داشته باشد. در گام بعد، تناسب لاینر با میانگین اندازه سرپستانک‌ها و فرم پستان گاوهای گله باید مورد توجه قرار گیرد.

سرد کردن شیر

شیر در هنگام خروج از پستان، دمایی در حدود ۳۷ درجه سانتی‌گراد دارد. شیر تازه‌ای که از پستان گاو سالم به دست می‌آید، تنها حاوی فلور طبیعی میکروبی است و باید پس از خروج از پستان در برابر آلودگی محافظت شود. میکروارگانیسم‌هایی که می‌توانند موجب فساد شیر شوند همه‌جا وجود دارند: روی پستان، روی دست‌های شیردوش، روی ذرات گرد و غبار و قطرات آب موجود در هوا، روی کاه و کلش، روی موهای گاو و در خاک. معمول است که شیر پیش از ورود به مخزن شیر، صاف یا فیلتر شود. سرد کردن مؤثر شیر خام بلافاصله پس از شیردوشی، بهترین راه برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها است (شکل ۱.۹). سامانه‌های مختلفی برای سرد کردن وجود دارد و انتخاب آن‌ها به حجم شیر تولیدی بستگی دارد. سردکنِ ظرفی، که در شکل ۱.۱۰ نشان داده شده، برای تولیدکنندگان کوچک مناسب است. این نوع سردکن برای کاربرانِ سامانه‌های آب سرد و تولیدکنندگانی که از  تجهیزات شیردوشی مستقیم به ظرف استفاده می‌کنند، بسیار مطلوب است. سردکنِ غوطه‌وری برای سرد کردن مستقیم شیر در دبه‌ها و نیز در مخازن طراحی شده است.

 شکل  ۱.۹: شیر باید در اسرع وقت تا دمای ۴ درجه سانتی‌گراد خنک شود.

 

واحد کندانسور روی دیوار نصب می‌شود (شکل ۱.۱۱). اواپراتور در انتهای پایینی واحد غوطه‌وری قرار دارد. سردکنِ غوطه‌وری همچنین می‌تواند برای سرد کردن غیرمستقیم، یعنی برای سرد کردن آب در حوضچه‌های عایق‌دار، به کار رود. در این حالت، شیر در دبه‌های حمل که در آب سرد غوطه‌ور شده‌اند سرد می‌شود. مخازن عایق‌دار مزرعه برای سردکن‌های غوطه‌وری هم به صورت ثابت و هم به صورت متحرک موجود هستند (شکل ۱.۱۲). هنگامی که شرایط جاده مانع از دسترسی کامیون‌های تانکر شود، می‌توان از یک مخزن متحرک برای انتقال شیر به یک نقطه جمع‌آوری مناسب استفاده کرد. مخازن متحرک به‌راحتی جابه‌جا می‌شوند و بنابراین برای شیردوشی در مزرعه مناسب‌اند. مخازن انبساط مستقیم، همان‌طور که در شکل ۱.۱۳ نشان داده شده است، می‌توانند برای سرد کردن و نگهداری شیر نیز استفاده شوند.

برای تولید شیری با کیفیت باکتریولوژیک بالا، باید بهداشت با دقت زیادی رعایت شود. با این حال، با وجود همه اقدامات احتیاطی، حذف کامل باکتری‌ها از شیر امکان‌پذیر نیست. شیر محیطی بسیار مناسب برای رشد باکتری‌هاست، زیرا تمام مواد مغذی مورد نیاز آن‌ها را در خود دارد. بنابراین، به محض ورود باکتری‌ها به شیر، شروع به تکثیر می‌کنند. از سوی دیگر، شیرِ تازه‌خارج ‌شده از سرپستانک‌ها دارای برخی مواد باکتری‌کش طبیعی است که در دوره‌ای اولیه پس از استخراج، از شیر در برابر اثر میکروارگانیسم‌ها محافظت می‌کنند. همچنین برای میکروارگانیسم‌های آلوده‌کننده زمان لازم است تا خود را با این محیط جدید تطبیق دهند و بتوانند شروع به رشد کنند.

                   

  شکل ۱.۱۰. خنک‌کننده داخل‌ظرفی بر روی سطل شیردوشی یا هر نوع ظرف شیر قرار داده می‌شود.

       

شکل ۱.۱۱.خنک‌کننده غوطه‌وری مستقیماً بر روی بیدون حمل شیر قرار می‌گیرد.

                      شکل ۱.۱۲. مخزن عایق‌دار مزرعه را می‌توان در مزرعه پر کرد

                      

شکل ۱.۱۳. مخزن انبساط مستقیم برای خنک‌سازی و ذخیره‌سازی شیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

حفظ دمای پایین شیر در طول مدت نگهداری بسیار حائز اهمیت است. در صورتی که به دمای شیر اجازه داده شود حتی چند درجه بالاتر از دمای توصیه شده برای نگهداری برود، فعالیت میکروارگانیسم‌ها به‌سرعت و به‌آسانی دوباره افزایش می‌یابد. شکل ۱.۱۴ نرخ رشد باکتری‌ها در دماهای مختلف را در طول زمان نشان می‌دهد.

در مزارعی که شیر را در دبه به کارخانه لبنیات تحویل می‌دهند، معمولاً از سردکن‌های پاششی یا غوطه‌وری استفاده می‌شود. در سردکن پاششی، آب سردِ در گردش روی سطح بیرونی دبه‌ها پاشیده می‌شود تا شیر را خنک نگه دارد. سردکن غوطه‌وری شامل یک کویل (لوله مارپیچ) است که درون دبه فرستاده می‌شود. آب سرد در داخل این کویل به گردش درمی‌آید تا دمای شیر را در حد مطلوب نگه دارد.

شکل ۱.۱۴: اثر دما بر رشد و تکثیر باکتریایی در شیر خام

 

در مزارعی که از ماشین‌های شیردوشی استفاده می‌شود، شیر معمولاً در مخازن ویژه شیر در مزرعه جمع‌آوری می‌شود. طیف گسترده‌ای از مخازن شیر در اندازه‌های مختلف در دسترس است که به تجهیزات سرمایشی داخلی مجهز هستند و برای تضمین رساندن شیر به دمای مشخص در مدت‌زمان معین طراحی شده‌اند. این مخازن در بیشتر موارد به تجهیزات شست‌وشوی خودکار نیز مجهز هستند تا سطح یکنواخت و بالایی از بهداشت را تضمین کنند. در مزارع بزرگ و نیز در مراکز جمع‌آوری که در آن‌ها حجم زیادی از شیر (بیش از ۵۰۰۰ لیتر) باید به‌سرعت از ۳۷ درجه سانتی‌گراد به ۴ درجه سانتی‌گراد سرد شود، ظرفیت تجهیزات سرمایشی مخازن حجیم ممکن است کافی نباشد. در چنین مواردی، مخزن عمدتاً برای حفظ دمای نگهداری موردنیاز به کار می‌رود و بخش عمده فرایند سردسازی توسط یک مبدل حرارتی خطی در لوله انتقال انجام می‌شود (شکل ۱.۱۵).

شکل ۱.۱۵: تجهیزات شیردوشی در واحد دامپروری مجهز به مبدل حرارتی (۱) جهت خنک‌سازی سریع شیر از ۳۷ به ۴ درجه سانتی‌گراد.

 ۱.  خنک‌کننده صفحه‌ای (مبدل حرارتی) ۲ . پمپ خلأ   ۳ . مخزن دریافت شیر۴ . مخزن نگهداری شیر  ۵. کمپرسور برودتی

گاومیش

گاومیش از دیرباز، طی قرن‌ها، در تولید شیر مورد استفاده قرار گرفته است. این حیوان رایج‌ترین تولیدکننده شیر در آسیا و برخی نواحی آفریقا به شمار می‌رود. گونه‌های مختلفی از گاومیش وجود دارد و نوع غالب آن از منطقه‌ای به منطقه دیگر متفاوت است. جمعیت کنونی گاومیش در جهان حدود ۱۵۰ میلیون رأس برآورد می‌شود که از این تعداد، ۱۴۵ میلیون رأس در آسیا زندگی می‌کنند. بیشتر این حیوانات در اختیار کشاورزان و دامداران خرد هستند و عمدتاً به عنوان منبعی برای درآمد اضافی نگهداری می‌شوند.

در هند، معمول است که هر خانواده یک یا دو گاومیش داشته باشد. در شمال هند، گله‌هایی با ۱۰ تا ۱۵ رأس بسیار رایج‌اند. این منطقه همچنین از یک سامانه پیشرفته و کارآمد برای جمع‌آوری شیر برخوردار است. در خارج از شهرهای بزرگ هند، دامداری‌های بزرگی با گله‌هایی شامل ۱۰۰ تا ۳۰۰ رأس گاومیش به‌وفور دیده می‌شود. گاومیش‌ها که در هند، پاکستان و جنوب‌شرقی آسیا پراکندگی گسترده‌ای دارند، در کشورهای مصر، رومانی، ترکیه و ایتالیا نیز رایج هستند. در هند، پاکستان و مصر، حدود ۵۰ تا ۶۵ درصد از کل شیر تولیدی از گاومیش‌ها به دست می‌آید. برآورد می‌شود که ۱۷ درصد از کل تولید شیر جهان از گاومیش تأمین می‌شود. تنها ۶ درصد از شیر گاومیش تولیدشده در هند فرآوری می‌شود و بخش عمده آن یا توسط خود دامدار مصرف می‌گردد یا به صورت فرآوری‌نشده به عنوان «شیر خیابانی» به فروش می‌رسد. شیر گاومیش را می‌توان همانند شیر گاو فرآوری کرد. با این حال، پایداری حرارتی آن کمتر است؛ از این رو، برای فرآیند فرادما (UHT)، استفاده از شیر مخلوط، یعنی ترکیبی از شیر گاومیش و شیر گاو، مناسب‌تر و ترجیح‌دادنی‌تر است.

 

گاومیش

گاومیش از دیرباز، طی قرن‌ها، در تولید شیر مورد استفاده قرار گرفته است. این حیوان رایج‌ترین تولیدکننده شیر در آسیا و برخی نواحی آفریقا به شمار می‌رود. گونه‌های مختلفی از گاومیش وجود دارد و نوع غالب آن از منطقه‌ای به منطقه دیگر متفاوت است. جمعیت کنونی گاومیش در جهان حدود ۱۵۰ میلیون رأس برآورد می‌شود که از این تعداد، ۱۴۵ میلیون رأس در آسیا زندگی می‌کنند. بیشتر این حیوانات در اختیار کشاورزان و دامداران خرد هستند و عمدتاً به عنوان منبعی برای درآمد اضافی نگهداری می‌شوند.

در هند، معمول است که هر خانواده یک یا دو گاومیش داشته باشد. در شمال هند، گله‌هایی با ۱۰ تا ۱۵ رأس بسیار رایج‌اند. این منطقه همچنین از یک سامانه پیشرفته و کارآمد برای جمع‌آوری شیر برخوردار است. در خارج از شهرهای بزرگ هند، دامداری‌های بزرگی با گله‌هایی شامل ۱۰۰ تا ۳۰۰ رأس گاومیش به‌وفور دیده می‌شود. گاومیش‌ها که در هند، پاکستان و جنوب‌شرقی آسیا پراکندگی گسترده‌ای دارند، در کشورهای مصر، رومانی، ترکیه و ایتالیا نیز رایج هستند. در هند، پاکستان و مصر، حدود ۵۰ تا ۶۵ درصد از کل شیر تولیدی از گاومیش‌ها به دست می‌آید. برآورد می‌شود که ۱۷ درصد از کل تولید شیر جهان از گاومیش تأمین می‌شود. تنها ۶ درصد از شیر گاومیش تولیدشده در هند فرآوری می‌شود و بخش عمده آن یا توسط خود دامدار مصرف می‌گردد یا به صورت فرآوری‌نشده به عنوان «شیر خیابانی» به فروش می‌رسد. شیر گاومیش را می‌توان همانند شیر گاو فرآوری کرد. با این حال، پایداری حرارتی آن کمتر است؛ از این رو، برای فرآیند فرادما (UHT)، استفاده از شیر مخلوط، یعنی ترکیبی از شیر گاومیش و شیر گاو، مناسب‌تر و ترجیح‌دادنی‌تر است.

 

شیردهی، ترشح و میزان تولید

میزان شیر تولیدی گاومیش‌ها در طول دوره شیردهی، بسته به منطقه و میزان دسترسی به علوفه و خوراک متفاوت است. گاومیش‌ها در هند و چین در هر دوره شیردهی ۴۵۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم شیر تولید می‌کنند، در حالی که در سایر بخش‌ها، از جمله دامداری‌های تخصصی شیردوشی در مزارع دانشگاهی هند، این میزان به بیش از ۱۷۰۰ کیلوگرم می‌رسد. در ایتالیا، میزان تولید آن‌ها می‌تواند تا ۳۰۰۰ کیلوگرم نیز افزایش یابد. طول دوره شیردهی نیز متغیر است و از ۲۱۷ روز در مصر تا ۲۷۰ الی ۲۹۵ روز در هند نوسان دارد.

گاومیش‌های شیرده، شیر را به همان روش سایر پستانداران اهلی ترشح می‌کنند. با این حال، آناتومی پستان گاومیش با پستان گاو کمی متفاوت است. ماهیچه اطراف مجرای پستان (مجرای خروجی شیر) ضخیم‌تر است و بنابراین برای باز کردن این مجرا به نیروی بیشتری نیاز است؛ به همین دلیل، گاومیش‌ها در دسته دام‌های «شیردوش‌سخت» قرار می‌گیرند. شیر در بخش بالایی و غده‌ای پستان، یعنی در آلوئول‌ها و مجاری کوچک ذخیره می‌شود. شایان ذکر است که سهم شیر موجود در مخزن پستان (Cisternal milk fraction) در پستان گاومیش‌ها تنها ۵ درصد است.

ترکیبات شیر گاومیش با شیر گاو تفاوت دارد. بزرگ‌ترین اختلاف مربوط به میزان چربی است؛ به طوری که شیر برخی نژادهای گاومیش ممکن است تا ۱۳ درصد چربی داشته باشد. چربی شیر گاومیش به دلیل بالا بودن نسبت اسیدهای چرب اشباع، نقطه ذوب بالاتری نسبت به شیر گاو دارد. میزان فسفولیپیدها و کلسترول در شیر گاومیش کمتر است و این شیر در مقایسه با شیر گاو، مقاومت بیشتری در برابر تغییرات اکسیداتیو (فساد ناشی از اکسیژن) نشان می‌دهد.

گاومیش‌ها در چند روز نخست پس از زایمان، آغوز (کلستروم) تولید می‌کنند. ماده خشک آغوز گاومیش تا ۳۰ درصد می‌رسد و حاوی پروتئین‌های بسیار ارزشمندی است. این دوره معمولاً سه روز به طول می‌انجامد و در این مدت، ترکیبات آغوز به تدریج تغییر کرده و بیشتر و بیشتر به شیر معمولی شبیه می‌شود. آغوز نباید به کارخانه‌های لبنی تحویل داده شود.

ویژگی‌ها

شیر گاومیش از نظر اکثر ترکیبات اصلی، غنی‌تر از شیر گاو است. میزان پروتئین، لاکتوز و خاکستر در شیر گاومیش تا حدودی بیشتر از شیر گاو است. شیر گاومیش حاوی ویتامین A است، اما فاقد کاروتن می‌باشد؛ ماده‌ای که در شیر گاو وجود دارد.

تکنیک‌های شیردوشی

شیردوشی گاومیش‌ها کار دشواری نیست. با این حال، باید دقت کرد که به سادگی از تکنیک‌های شیردوشی گاو استفاده نشود، زیرا گاومیش‌ها به روش‌های شیردوشی کمی متفاوتی نیاز دارند. شیردوشی با دست رایج‌ترین روش مورد استفاده در مزارع کوچک و خانوادگی است. استفاده از یک تکنیک شیردوشی نرم و ملایم اهمیت دارد. در شیردوشی دستی، غلبه بر مقاومت بالاترِ اسفنکتر سرپستانک امری ضروری است. دهه‌هاست که شیردوشی ماشینی گاومیش‌ها با موفقیت انجام می‌شود؛ به‌ویژه در کشورهای جنوب اروپا مانند ایتالیا که فرآورده‌های لبنی حاصل از شیر گاومیش (نظیر پنیر موزارلا)، بخشی از سبد غذایی روزانه مردم را تشکیل می‌دهند. در سال‌های اخیر، شیردوشی ماشینی توجه دامداران آسیایی و آفریقایی را نیز به خود جلب کرده است. با توجه به تفاوت‌های ساختاری پستان و سرپستانک‌های گاومیش با گاو، دوشش این دام به خوشه شیردوشی (خرچنگی) سنگین‌تر، خلأ کاری بالاتر و سرعت ضربان (پالسیشن) بیشتری نیاز دارد. مطالعات نشان می‌دهند که با انتخاب ترکیب مناسبی از طراحی لاینر و وزن خرچنگی، می‌توان دفعات لغزش لاینر را کاهش داد؛ در این میان، نه تنها وزن کل خوشه شیردوشی، بلکه نحوه توزیع وزن آن روی بخش‌های مختلف پستان نیز حائز اهمیت است.

گوسفندان

در میان نژادهای متعدد گوسفند، برخی عمدتاً برای تولید گوشت و پشم نگهداری می‌شوند اما گاهی از آن‌ها دوشش نیز صورت می‌گیرد. نژادهایی وجود دارند که به عنوان «نژادهای شیری» شناخته می‌شوند، اما به دلیل شرایط نگهداری، تولید شیر آن‌ها در هر دوره شیردهی از ۱۰۰ کیلوگرم فراتر نمی‌رود. از سوی دیگر، تولید شیر برخی از نژادهای گوشتی می‌تواند تا ۱۵۰ الی ۲۰۰ کیلوگرم در هر دوره شیردهی باشد.

با این حال، برخی از نژادها به دلیل تولید شیر بالا و «قابلیت شیردوشی» مطلوب، در دسته نژادهای شیری طبقه‌بندی می‌شوند. این نژادها عبارتند از: لاکن (Lacaune) در فرانسه، ایست‌فریژن (East Friesian) در آلمان، عواسی (Awassi) در خاور نزدیک و زیگای (Tsigai) در کشورهای مستقل همسود (CIS)، رومانی، مجارستان و بلغارستان. ارقام تولید شیر بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلوگرم در هر دوره شیردهی برای میش‌های نژاد ایست‌فریژن و عواسی گزارش شده است.

تخمین زده می‌شود که با فرض برابر بودن سایر عوامل، ظرفیت تولید ۸ تا ۱۰ میش شیری معادل ظرفیت تولید یک گاو شیری است. گله‌هایی با اندازه حداکثر ۲۰۰ رأس میش در میان مزارع خانوادگیِ فشرده (متمرکز) رایج است، در حالی که گله‌های ۳۰۰ تا ۴۰۰ رأسی می‌توانند به عنوان واحدهای تولیدی عمل کنند. در واحدهای بزرگ‌مقیاس، تعداد گوسفندان ممکن است به چندین هزار رأس برسد. تجهیزات شیردوشیِ کارآمد و بادوام، بهره‌وری بالای شیردوشی و همچنین کیفیت مدیریت گله، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند.

یک میش به مدت ۴ تا ۵ سال در گله نگهداری می‌شود. دوره آبستنی حدود پنج ماه است و اکثر نژادها به‌طور میانگین ۱.۵ تا ۲ بره در سال به دنیا می‌آورند. در کشورهای در حال توسعه، این رقم کمتر از یک است.

شیردهی، ترشح و میزان تولید

داده‌های موجود درباره میزان تولید و طول دوره‌های شیردهی، نوسانات گسترده‌ای را هم در بین نژادهای مختلف و هم در درون یک نژاد واحد نشان می‌دهد. بنابراین، ارقام ۰.۴ تا ۲.۳ کیلوگرم در روز برای میزان تولید هر میش و ۱۰۰ تا ۲۶۰ روز برای طول دوره شیردهی، باید به عنوان یک برآورد تقریبی از میانگین‌های پایین و بالا در نظر گرفته شوند.

میش‌های شیرده، شیر را به همان شیوه‌ای ترشح می‌کنند که سایر حیوانات اهلی شیرده ترشح می‌کنند. شیر گوسفند نسبت به شیر گاو از نظر تمامی ترکیبات اصلی، غنی‌تر است و نزدیک به ۳۰ درصد ماده خشک بیشتری دارد. تغییرات در ترکیب شیر گوسفند ناشی از همان عواملی است که در گاوهای شیری نیز دخیل هستند؛ یعنی نژاد، تفاوت‌های فردی و مرحله شیردهی.

میش‌ها در چند روز نخست پس از زایمان، «آغوز» (Colostrum) تولید می‌کنند. آغوز دارای میزان ماده خشک تا ۴۰ درصد است و حاوی پروتئین‌های مهمی نظیر آلبومین و ایمونوگلوبولین می‌باشد. این دوره ۳ تا ۴ روز به طول می‌انجامد که طی آن، ترکیب آغوز به تدریج تغییر کرده و بیشتر شبیه به شیر معمولی می‌شود. لازم به ذکر است که آغوز نباید به مراکز جمع‌آوری شیر (لبنیاتی‌ها) تحویل داده شود.

 

ویژگی‌ها

اندازه گویچه‌های چربی در شیر گوسفند در محدوده ۰.۵ تا ۲۵ میکرون قرار دارد. بخش عمده این گویچه‌ها ۳ تا ۸ میکرون هستند که تقریباً دو برابر بزرگ‌تر از گویچه‌های چربی در شیر گاو می‌باشند. چربی شیر گوسفند نسبت به چربی شیر گاو، دارای مقدار بیشتری اسید کاپریلیک و اسید کاپریک است. این موضوع دلیل اصلی طعم و عطر ویژه‌ی محصولات لبنی حاصل از شیر گوسفند است.

این شیر به‌طور میانگین حاوی ۴.۵٪ کازئین و تنها حدود ۱٪ پروتئین‌های آب‌پنیر (وی) است. بدین ترتیب، نسبت کازئین به پروتئین آب‌پنیر در شیر گوسفند با شیر گاو کمی تفاوت دارد؛ یعنی ۸۲ به ۱۸ در مقابل ۸۰ به ۲۰. وزن مخصوص شیر گوسفند ۱.۰۳۲ تا ۱.۰۴۰ است که بخشی از آن به دلیل محتوای بالای مواد جامد بدون چربی (SNF) است. اسیدیته شیر به دلیل درصد بالای پروتئین‌ها زیاد است و مقدار PH آن معمولاً بین ۶.۵ تا ۶.۸ متغیر است.

 

تکنیک‌های شیردوشی

آناتومی پستان میش با پستان گاو متفاوت است. پستان میش از دو نیمه تشکیل شده که هر کدام دارای یک پستانک (سرپستانک) هستند. در حالی که دوشیدن گاو معمولاً هم به صورت دستی و هم با ماشین آسان است، دوشیدن گوسفند فارغ از نوع روش، دشوارتر از گاو است. یک دلیل مهم این است که پستانک بسیاری از میش‌ها به‌صورت افقی قرار گرفته‌اند. پستان ایده‌آل، پستانی است که پستانک‌های آن در پایین‌ترین نقاطِ نیمه‌های پستان واقع شده باشند. شکل ۱.۱۶ نمونه‌هایی از پیکربندی‌های مختلف پستان گوسفند را نشان می‌دهد.

همانند گاو، فرآیند آزادسازی شیر توسط هورمون اکسی‌توسین آغاز می‌شود که باعث می‌شود سلول‌های شبه‌عضلانی، آلوئول‌ها (حبابچه‌های شیرساز) را منقبض کنند. این عمل باعث ایجاد فشار در پستان شده و انتقال شیر از آلوئول‌ها به مخزن (محفظه سیسترنال) پستان را تسهیل می‌کند. در مقایسه با گاو، سهم شیرِ موجود در مخزن (سیسترنال) در گوسفند به‌طور قابل‌توجهی بالاتر است و بیش از ۵۰ درصد شیر را تشکیل می‌دهد. در عمل، این بدین معناست که گوسفند را می‌توان بدون نیاز به تحریکِ پیش‌دوشیِ طولانی‌مدت، قبل از اتصال دستگاه شیردوش، دوشید.

            شکل ۱.۱۶: نمونه‌هایی از اشکال مختلف ساختار پستان در گوسفند.    

   

             شکل ۱.۱۷  –  برش عرضی از یک نیمه پستان گوسفند

۱. بافت آلوئولی (بافت حبابچه‌ای شیرساز)    ۲. مجاری شیر     ۳. مخزن سرپستان (سیسترن پستان)    ۴. کانال سرپستان (مجرای پستان)

 

شیردوشی دستی، رایج‌ترین روش دوشش در گله‌های کوچک است. بازدهی شیردوشی تا حد بسیار زیادی به «رفلکس خروج شیر» (Milk let-down) بستگی دارد. یک شیردوش ممکن است در هر ساعت بتواند ۲۰ تا ۴۰ رأس میش با رفلکس کند (مانند نژاد لاکن) را بدوشد، در حالی که همان فرد می‌تواند در هر ساعت ۴۰ تا ۱۰۰ رأس میش با رفلکس سریع‌تر (مانند نژاد مانه) را دوشش نماید. دامداران با گله‌های بیش از ۱۵۰ رأس میش، معمولاً برای حذف سختیِ عملیات شیردوشی، سیستم‌های ماشینی نصب می‌کنند.

اصول کارکرد دستگاه‌های شیردوش برای میش‌ها مشابه گاو است، با این تفاوت که میزان خلاء (وکیوم) دوشش پایین‌تر و نرخ ضربان (Pulsation) به‌مراتب بالاتر است. رایج‌ترین انواع سیستم‌های شیردوشی ماشینی شامل سیستم‌های سطلی (Churn)، متحرک و خط لوله (Pipeline) هستند (به شکل‌های ۱.۱۸، ۱.۱۹ و ۱.۲۰ مراجعه کنید).

در سیستم شیردوشی سطلی، سیستم خلاء ثابت بوده و واحد سطل (بیدون) متحرک است. این سطل که ظرفیتی معادل ۲۰ تا ۴۰ لیتر دارد، برای حمل دستی شیر به مخزن نگهداری استفاده می‌شود. پالسیتور (ضربان‌ساز) می‌تواند روی درب سطل نصب شود. همچنین یک سوپاپ یک‌طرفه در درب سطل تعبیه شده که اجازه می‌دهد هوا از داخل بیدون تخلیه شود. یک واحد دوشش سطلی می‌تواند برای هر اپراتور دارای یک تا سه سطل باشد. ظرفیت عملیاتی معمول برای یک اپراتور با دو سطل، ۷۰ رأس میش در ساعت است. این نوع سیستم برای گله‌های کوچک تا سقف ۱۴۰ رأس مناسب است.

 

شکل ۱.۱۸: سیستم شیردوشی بیدونی

۱. بیدون شیر مجهز به ضربان‌ساز (پولساتور)    ۲. خط لوله خلأ   ۳. تانک (مخزن) شیر جهت خنک‌سازی و ذخیره‌سازی

۴. پمپ خلأ     ۵. واحد شست‌وشوی فنجانک‌های پستان (تیت‌کاپ)

 

در سیستم شیردوشی خط لوله، خط انتقال شیر می‌تواند در سطح بالا یا پایین در سالن شیردوشی نصب شود. ظرفیت شیردوشی در این سیستم به طراحی سالن بستگی دارد. واحد شیردوش متحرک (سیار) برای گله‌های کوچک، دوشش در فضای باز و زمانی که میش‌ها باید در مکان‌های مختلف دوشیده شوند، مناسب است. ظرفیت این سیستم مشابه سیستم شیردوشی سطلی است. این واحد شامل یک سیستم خلاء کامل، واحد قدرت (موتور الکتریکی یا احتراقی)، مجموعه‌های خرچنگی، مخزن شیر (سطل) و سیستم ضربان‌ساز است که همگی بر روی یک چرخ‌دستی (تراک) سوار شده‌اند. در حین دوشش، چرخ‌دستی پشت ۴ تا ۸ رأس میش قرار می‌گیرد؛ سپس دو میله لولایی به سمت بیرون و پشت میش‌ها می‌چرخند و مجموعه‌های خرچنگی از قسمت پشت متصل می‌شوند.

 

شکل ۱.۲۰: سیستم شیردوشی خط لوله‌ای (Pipeline)

۱. خط خلأ   ۲ . خط انتقال شیر   ۳. واحد دریافت شیر   ۴. تانک شیر جهت خنک‌سازی و ذخیره‌سازی

۵. پمپ خلأ    ۶. واحد شست‌وشوی فنجانک‌های پستان (تیت‌کاپ)

 

شکل ۱.۱۹: واحد شیردوشی سیار (چرخ‌دار)

بز

بز نخستین حیوان نشخوارکننده‌ای محسوب می‌شود که اهلی شده است. خاستگاه بزها آسیا بوده و امروزه تقریباً در سراسر جهان پراکنده شده‌اند. این دام‌ها بسیار مقاوم (Hardy) بوده و در مناطقی که بقا برای سایر حیوانات دشوار است، به‌خوبی رشد و نمو می‌کنند. برخلاف گوسفندان، بزها ذاتاً حیواناتی گله‌زی (به مفهوم تمایل به حرکت گروهیِ متمرکز) نیستند.

اگرچه نژادهای متعددی از بز وجود دارد، اما نژاد «کاملاً تخصصی شیری» (به معنای مطلق آن) وجود ندارد. با این وجود، نژادهای سانن (Saanen)، آلپاین (Alpine)، توگنبورگ (Toggenburg) و شاموآ (Chamois) با موفقیت تحت عملیات اصلاح‌نژاد و گزینش قرار گرفته‌اند تا میزان تولید شیر آن‌ها افزایش یابد. به همین دلیل، این نژادها به سراسر جهان صادر شده‌اند تا با نژادهای بومی تلاقی داده شوند.

 

شیردهی، ترشح و میزان تولید

در یک گله تولید شیر که به خوبی مدیریت شده باشد، یک بز در هر دوره شیردهی (به طول ۲۰۰ تا ۳۰۰ روز)، بین ۴۰۰ تا ۱۳۰۰ کیلوگرم شیر تولید می‌کند. استفاده از دستگاه‌های شیردوشی، کار سخت و طاقت‌فرسای شیردوشی دستی را تسهیل می‌کند. با این حال، برای توجیه اقتصادیِ تغییر روش از شیردوشی دستی به ماشینی، باید حجم مشخصی از تولید شیر یا تعداد مشخصی از دام وجود داشته باشد. در یک واحد تولیدی شیر بز در مقیاس خانوادگی، بسته به شرایط منطقه، برای رسیدن به یک گردش مالی (Turnover) قابل قبول، حداقل به ۵۰ تا ۱۵۰ رأس بز نیاز است. در مقابل، یک واحد تجاری به تعداد بیشتری از دام (برای مثال ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ رأس) نیاز دارد. با این حال، یک واحد تولیدی متمرکز و مقرون ‌به ‌صرفه (خواه در مقیاس خانوادگی یا تجاری)، نه تنها به تجهیزات شیردوشی مناسب، بلکه به مدیریت مؤثر، برنامه‌های تغذیه‌ای و اصلاح‌نژادی نیز نیاز دارد.

بزها شیر را به همان شیوه‌ای ترشح می‌کنند که سایر حیوانات اهلیِ شیرده ترشح می‌کنند. ترکیب شیر بز نیز مانند سایر گونه‌ها، تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد. طبق جدول ۱.۱، مشخص است که ترکیب کلی شیر بز مشابه شیر گاو است. با این حال، نسبت کازئین به پروتئین‌های آب‌پنیر (وی) در شیر بز با نسبت ۷۵:۲۵ باریک‌تر است، در حالی که این نسبت در شیر گاو ۸۰:۲۰ می‌باشد. محتوای نسبتاً بالاتر پروتئین‌های آب‌پنیر نشان می‌دهد که شیر بز ممکن است نسبت به حرارت حساس‌تر باشد. میزان PH شیر بز معمولاً بین ۶.۵ تا ۶.۷ متغیر است.

بز ماده، مانند میش، دارای پستانی با دو نیمه است (شکل ۱.۲۱) که هر نیمه دارای یک پستانک می‌باشد. پستانک‌های بز به‌طور کلی کمی بلندتر از پستانک‌های گوسفند هستند و در پایین‌ترین نقطه هر نیمه قرار دارند. از آنجا که بخش عمده شیر در قسمت سیسترنال (مخزن) پستان ذخیره می‌شود، انجام شیردوشی هم به صورت دستی و هم ماشینی آسان است (شکل ۱.۲۲).

شیردوشی با دست همچنان یکی از روش‌های رایج در بسیاری از نقاط جهان برای بزها محسوب می‌شود، اما استفاده از شیردوش ماشینی به‌سرعت در حال افزایش است. شیردوشی ماشینی، انجام کار در مزرعه‌های بزرگ بز را تسهیل می‌کند. اطلاعات پیشین در مورد گوسفندان و تجهیزات مربوط به شیردوشی، سرمایش، شستشو و ذخیره‌سازی، در اکثر موارد برای بزها نیز صدق می‌کند.

 

    شکل ۱.۲۱: شکل پستان بز

 

              شکل ۱.۲۲: نمای برش عرضی از یک نیمه پستان بز

۱. بافت آلوئولی (حبابچه‌ای)    ۲. مجاری شیر  ۳. سیسترن (مخزن شیر)  ۴. مجرای سرپستانک

نیاز دنیای رو به رشد به تأمین پایدار غذا

تا سال ۲۰۵۰، انتظار می‌رود جمعیت جهان به ۹.۱ میلیارد نفر برسد که ۳۴ درصد نسبت به امروز افزایش خواهد داشت. بیشتر این رشد جمعیت احتمالاً در کشورهای در حال توسعه نظیر برزیل، چین و هند رخ خواهد داد؛ کشورهایی که در آن‌ها، مردم بیشتری در حال روی آوردن به شهرنشینی با درآمد بالاتر هستند. از این‌رو، برای پاسخگویی به تقاضاهای پیش‌بینی‌شده برای این جمعیت رو به رشد، تولید کل مواد غذایی باید افزایش یابد.

شیر یکی از مغذی‌ترین مواد غذایی برای بدن انسان است. این محصول سهم بسزایی در تأمین نیازهای ما به کلسیم، ویتامین‌های B2 و B12، ید، پتاسیم و فسفر دارد. سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO)، شیر را چنان در تغذیه انسان مهم می‌داند که توصیه می‌کند روزانه ۲ تا ۳ واحد شیر یا سایر محصولات لبنی مصرف شود.

افزایش تولید شیر در بلندمدت مستلزم آن است که تمامی ذینفعان صنعت لبنیات، شیوه‌های بهره‌وری بیشتر را بیاموزند؛ به گونه‌ای که ضمن استفاده کمتر از منابع طبیعی و حفظ رفاه دام، بازده مالی مورد نیاز نیز تأمین گردد. به عبارت دیگر، ایجاد یک شبکه تأمین غذای پایدار، نیازمند به‌کارگیری تکنیک‌های کشاورزی پایدار است. هدف نهایی، کاهش اثرات زیست‌محیطی (ردپای زیست‌محیطی) مزارع همزمان با بهبود تولید شیر، سودآوری مزرعه و ارتقای رفاه افراد و حیواناتِ مرتبط است. برای دستیابی به دامپروری لبنی پایدارتر، تمامی جنبه‌های پایداری باید مد نظر قرار گرفته و بهبود یابند.

 

زیست‌بوم دامپروری شیری

هرچند دامداران شیری بازیگران اصلی در فرآیند دوشش پستاندارانی مانند گاو، گاومیش، گوسفند و بز به شمار می‌روند، اما خود جزئی از یک زیست‌بوم پیچیده و درهم‌تنیده هستند. دامداران خرد و معیشتی برای پیشبرد امور خود، همواره به حمایت و راهنمایی دامپزشکان محلی و نیز تجربه‌های یکدیگر متکی‌اند. در مقابل، دامپرورانی که در مقیاس صنعتی فعالیت می‌کنند و گله‌هایی با صدها یا هزاران رأس دام دارند، با مأموریتی به‌مراتب دشوارتر روبه‌رو هستند؛ زیرا باید ضمن پاسخ‌گویی به تقاضای بازار، توازنی ظریف میان سلامت و رفاه دام، الزامات زیست‌محیطی، قوانین و مقررات، ارتباط با تأمین‌کنندگان تجهیزات، چالش‌های نیروی انسانی و البته نوسانات قیمت خوراک برقرار کنند.

---

نکات و واژگان کلیدی تخصصی

• Milkability: «قابلیت شیردوشی» به ویژگی‌هایی در دام گفته می‌شود که دوشیدن آن را آسان و کارآمد می‌کند (مانند شکل پستان و رفتار دام).
• Lactation: «دوره شیردهی» یا «دوره شیرواری»، مدت زمانی است که دام پس از زایش، شیر تولید می‌کند.
• CIS (Commonwealth of Independent States) : کشورهای مستقل همسود (شامل کشورهای بازمانده از شوروی سابق).
• Intensive family farms : مزارع خانوادگی فشرده، به مزارعی گفته می‌شود که در فضای محدود از تکنیک‌های پربازده استفاده می‌کنند.
• Yield: میزان تولید (شیر)
• Dry matter: ماده خشک (تمامی اجزای شیر به جز آب)
• Colostrum : آغوز (اولین شیر تولیدی پس از زایمان که برای بره حیاتی است)
• Albumin and immunoglobulin : آلبومین و ایمونوگلوبولین (پروتئین‌های مهم موجود در آغوز که نقش ایمنی‌ بخشی دارند)
• Solids-non-fat (SNF): به معنی مواد جامد بدون چربی است (تمام ترکیبات شیر به جز چربی و آب).
• Casein to whey protein ratio: نسبت کازئین به پروتئین آب‌پنیر، عاملی مهم در کیفیت لخته‌شدن و تولید پنیر است.
• Specific gravity : وزن مخصوص، شاخصی برای اندازه‌گیری غلظت ترکیبات شیر است.
• Cisternal compartment :محفظه سیسترنال» یا همان مخزن شیر در پستان که شیر در آنجا جمع می‌شود.
•  Alveoli :آلوئول‌ها یا حبابچه‌های شیرساز که محل اصلی تولید شیر در پستان هستند.
•  Pre-stimulation : تحریک پیش‌دوشی» به معنای ماساژ دادن پستان قبل از اتصال دستگاه برای تحریک ترشح شیر  (Let- down) است.

•  Oxytocin : هورمونی که مسئول اصلی رفلکسِ خروج شیر است.
• Turnover: در اینجا به معنای «گردش مالی» یا «میزان چرخش سرمایه و محصول» در یک واحد تولیدی است.
• Casein to whey protein ratio : نسبت کازئین به پروتئین آب‌پنیر؛ این نسبت برای فرآیندهای تولید پنیر و پایداری شیر در برابر حرارت بسیار حیاتی است.
• Cisternal part: بخش سیسترنال یا مخزنی پستان که محل تجمع شیر قبل از دوشش است.
• Intensive production unit: واحد تولیدی متمرکز یا فشرده که با مدیریت بالا و در فضای محدود فعالیت می‌کند.
• Stakeholders: ذینفعان (شامل کشاورزان، صنایع فرآوری، مصرف‌کنندگان و سیاست‌گذاران).
• Environmental footprint : ردپای زیست‌محیطی (شاخصی برای سنجش میزان اثرات تخریبی یک فعالیت بر محیط‌زیست).
• Sustainable farming techniques : تکنیک‌های کشاورزی پایدار (شیوه‌هایی که ضمن تأمین نیاز امروز، منابع نسل‌های آینده را به خطر نمی‌اندازد).
• Animal well-being : رفاه دام (مجموعه‌ای از شرایط بهداشتی، روانی و محیطی که آسایش حیوان را تضمین می‌کند).

 

---

فصل 2 (شیمی شیر) <<—————-  فصل 1 (تولید اولیه شیر خام) —————— >> فهرست هندبوک تتراپک 

---