Technik des Tränkeautomaten

3.3.1 Grundlegender Aufbau und Funktionsweise des Tränkeautomaten Stand Alone II

(Förster-Technik, Engen)

Bei dem für die Versuche verwendeten Tränkeautomat Stand Alone II der FA. Förster-Technik handelte es sich um ein Gerät zur Warmtränkefütterung von Kälbern mit individueller Tiererkennung.

Ein vergleichbares Gerät für Schaflämmer wurde bis zum Versuchsende von keinem Hersteller angeboten. Im Folgenden sollen die wesentlichen Bauelemente und Funktionen des Gerätes erläutert werden, um eine Grundlage für die Diskussion der technischen Veränderungen und Probleme zu schaffen.

Kernstück des Automaten ist ein beheizter Mixbecher, in dem Milchaustauscherpulver mit vorgeheiztem Trinkwasser verrührt wird. Das Pulver befindet sich dafür in einem Vorratsbehälter über dem Mixer und wird über einen Dosierstern und eine Dosierzunge in den Mixer transportiert. Das Trinkwasser wird mit einem Schlauch an den Automaten angeschlossen, durchläuft einen Druckminderer und gelangt in einen Warmwasserboiler. Aus diesem wird es in den Mixbecher abgegeben. Durch den Mixerflügel am Boden des Mixbechers werden die Tränkekomponenten vermischt, sodass warme MAT-Tränke bereit steht. Der Bediener kann bis zu diesem Zeitpunkt die Mengenanteile der Tränkekomponenten sowie die Temperatur des Boilers und des Mixbechers innerhalb bestimmter Grenzen wählen.

Vom Mixbecher aus läuft die MAT-Tränke durch Schläuche zu vier parallelen Schlauchpumpen. Diese können unabhängig voneinander die MAT-Tränke zu vier Tränkeständen pumpen.

Die Abgabe von MAT-Tränke an ein Tier wird dadurch ausgelöst, dass das Lamm an einem Nuckel saugt. Sie erfolgt nur, wenn ein momentanes Anrecht auf Tränke besteht. Dieses wird bestimmt durch den Tränkeplan (s.u.) und die bereits abgerufene Menge. Betritt ein Tier einen der Tränkestände, so wird der Transponder am Halsband des Tieres von der Antenne im Stand erkannt und der Steuereinheit des Tränkeautomaten gemeldet.

Abb. 3.5: Tränkeautomat Stand Alone II (Fa. Förster Technik, Engen)

Foto:Wollny

Abb. 3.6: Funktionsschema des Tränkeautomaten mit vier parallelen Pumpen für vier Tränkestände (nach Förster-Technik, Engen)

Erzeugt das Tier durch das Saugen am Gumminuckel einen Unterdruck, wird dieser vom Drucksensor am Tränkestand erkannt und ebenfalls an den Tränkeautomaten gesendet.

Daraufhin wird die Schlauchpumpe dieses Tränkestands aktiviert und MAT wird in Richtung Nuckel gepumpt. Das Tier kann trinken. Hält das saugende Lamm den Unterdruck nicht aufrecht, z.B. weil es die angepumpte Milch nicht schnell genug trinkt, wird dies vom Unterdrucksensor erkannt und die Pumpen werden gestoppt.

Erzeugt ein Tier durch aktives Saugen dauerhaft nicht den nötigen Unterdruck, kann der Bediener manuell die Pumpe aktivieren. Diese Funktion (Antränkhilfe) dient besonders dem Anlernen von schwachen Tieren.

3.3.2 Modifikationen und Programmierung des Tränkeautomaten für alle Fütterungsgruppen Da der Automat für den Betrieb mit Kälbern konzipiert war, hatte man eine minimale Portionsgrößen von 500 ml pro Abfrage vorgegeben. Um eine angemessene Portionsgröße für nur wenige Stunden alte Lämmer von 100 ml zu erreichen, wurde die Kallibrierfunktion des Automaten genutzt. Die Kallibrierfunktion sollte kontrollieren, ob die Pumpen die genaue Menge von 500 ml abgeben. Durch die wiederholte Eingabe von bewußt falschen Werten beim Kallibrieren reduzierte der Automat die abgegebene Menge immer weiter nach unten. In mehreren Arbeitsschritten wurde so eine Abgabe von 100 ml erreicht. Der Automat rechnete intern weiterhin in 500-Milliliter-Schritten. So wurden alle Programmierungen, die die Pumpen und die Tränkeausgabe betrafen, immer mit dem Faktor fünf umgerechnet. Die automatische Kallibrierung des Automaten musste durch eine Änderung des Betriebsystems ausgeschaltet werden. Die gezielte „Fehlkallibrierung“ wurde wöchentlich überprüft.

Im Mixbecher des Automaten konnten Anmischmengen zwischen 500 ml und 1500 ml bereitgestellt werden. Bei vielen Kälbern in einer Gruppe stellt sich mitunter das Problem, in schneller Folge ausreichend Tränke bereithalten zu müssen. Da die mengenmäßige Abfrage durch Lämmer im Vergleich mit Kälbern sehr gering ist, stand angemischte Tränke oft über längere Zeit im beheizten Mixbecher. Um diese Residualmenge zu minimieren, wurden als kleinst mögliche Anmischmenge 500 ml gewählt.

Über den gesamten Versuchszeitraum wurde eine MAT-Konzentration von 100 g MAT-Pulver auf 500 ml Wasser verwendet. Durch wiederholtes Kallibrieren der MAT-Menge und der Wassermenge wurde die Abgabe überprüft. Theoretisch bestand die Möglichkeit, die

Gruppen mit unterschiedlichen MAT-Konzentrationen zu tränken. Diese ließ sich aber für die Fütterung der Lämmer nicht nutzen. Bei Kälbern werden die 500 ml im Mixbecher mit der planmäßigen Konzentration normalerweise deutlich überschritten. Für eine durchschnittliche Einzelabfrage von 2 Litern wird vier mal frisch angemischt. Dann wird für das nächste Tier wieder neue Tränke mit der vorgesehenen Konzentration angemischt. Da Schaflämmer für gewöhnlich keine Portionen von 500 ml trinken, hätten immer mehrere Tiere Tränke mit der gleichen Konzentration getrunken.

Die Pumpensteuerung wurde den Verhältnissen der Lämmer im Rahmen der technischen Möglichkeiten angepasst. Drei Größen konnten verändert werden: Die Pumpengeschwindigkeit, die Vorlaufzeit (zwischen Abruf und Anlaufen der Pumpen) und die Nachlaufzeit der Pumpen nach Erlöschen des Anrechts bzw. der Abfrage. Da die Sauggeschwindigkeit im Vergleich mit Kälbern gering war, wurden jeweils die Minimalwerte gewählt. Diese lagen bei 200 ms Vorlaufzeit, 40% Pumpengeschwindigkeit und 200 ms Nachlaufzeit.

Die Temperatureinstellungen des Wasserboiler und besonders des beheizten Mixbechers bestimmen die Temperatur der Tränke bis zu den Schlauchpumpen. Mit der Temperatur im Boiler wird im wesentlichen der Temperaturunterschied zwischen Tränke und Leitungwasser ausgeglichen. Das Heizelement am Mixbecher sorgt dafür, das die Tränke nicht abkühlt. Die Temperatur muss außerdem so hoch gewählt werden, dass die Tränke nach ihrem Weg zum Tränkestand im Optimalfall 37, 5 ° C hat. Da die stallklimatischen Bedingungen und die Länge der Milchschläuche (etwa zwei Meter) und damit der Temperaturverlust für alle Gruppen gleich war, galten die Temperaturen von 40, 5 ° C im Boiler und 38, 5 ° C im Mixer für alle Tiere im gleichen Maße.

Die Spülprogramme des Automaten wurden während des Versuchs in unterschiedlichen Einstellungen verwendet. Im Vorversuch wurde der Mixer mehrmals täglich automatisch gespült und die Spülflüssigkeit über einen Überlaufschlauch entfernt. Da sich der Überlaufschlauch wiederholt mit Milchausstauscher zugesetzt hatte, wurde im Versuch ein nächtlicher Spülvorgang des Mixbechers gewählt, bei dem die Spülflüssigkeit über die Sauger abgepumpt wurde. Da hierbei die Pumpen die Spülflüssigkeit mit 100%

Pumpengeschwindigkeit herauspumpten, spritzte die Spülflüssigkeit circa zwei Meter weit in den Stall und auf die Tiere. Auch dieses Programm wurde deshalb nicht mehr genutzt.

Schließlich wurde der Automat nur noch per Hand gereinigt, oder für den Spülvorgang wurden die Schlauchverbindungen zu den Tränkeständen abgezogen.

Nachdem im Vorversuch wiederholt Störungen am Automaten aufgetreten waren, weil im Mixbecher Tränkespritzer die Füllstandskontrolle irritiert hatten, wurde der Automat mit einem überarbeiteten Betriebsystemchip (PP4-150-MEIV DE 03.06) und einem veränderten Pumpensteuerungschip (PTM ME 3.04) versehen. Das neue System vermied die Störung, indem es bei Irritationen bezüglich des Füllstandes den Mixbecher komplett über die Sauger in den Tränkeständen entleerte. Wie auch beim Abpumpen von Spülflüssigkeit geschah dies bei 100% Pumpenleistung, doch konnte der Vorgang zu jeder Tageszeit ohne Vorwarnung für die gerade saugenden Tiere einsetzen. Schon in den ersten Versuchstagen kam es bei zwei Tieren zu Aspirationspneumonien mit letalem Ausgang. Die Fa. Förster-Technik entwickelte auf unsere Anregung hin ein drittes Betriebsystem (PP4-150-MEIV DE 03.09), bei dem sich die Füllstandskontrolle ausschalten ließ.

3.3.3 Modifikation der Tränkestände

Für den Versuch wurden zwei einzelne Tränkestände und ein Doppeltränkestand aus der Kälbertränkertechnik erheblich abgewandelt.

Die für eine Wandmontage vorgesehenen Stände wurden mit höhenverstellbaren Standbeinen versehen und konnten so in die Stallabteile gestellt werden. Um die Höhe variieren zu können, wurden die Rohre mit den Tränkestandseiten nicht verschweißt, sondern mit Metallschellen verschraubt. Die Gesamthöhe der Stände betrug circa 80 cm.

Die Antennen zur Erkennung der Transponder wurden in die Frontplatte der Stände montiert.

Die Transponder wurden an Halsbändern befestigt. Die ursprüglich seitliche Montage, die für eine Kälber-Kennzeichnung per Ohrmarke vorgesehen war, war für Lämmer aufgrund der abweichenden Ohrgröße nicht brauchbar.

Die Distanzbügel zwischen den Seitenteilen der Stände wurden verkürzt, sodass die Stände eine Innenbreite von circa 24 cm erhielten. Die Stände konnten nicht weiter verkleinert werden, da die Antennen für die Tiererkennung diese Breite vorgaben. Um die Innenbreite der Stände weiter zu reduzieren, ohne die Antenne metallisch abzuschirmen, wurden 50 mm starke Hartschaumplatten an den Innenwänden der Stände angebracht.

Die Saugerhöhe wurde in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Tiergröße in den ersten acht Lebenswochen auf circa 53 cm festgelegt.

Da die Saugerhöhe so gewählt wurde, dass größere Tiere nicht gezwungen waren, den Kopf deutlich unter die Widerristhöhe zu senken, musste für die jüngeren Tiere ein Unterstellkeil in

den Tränkestand gelegt werden. Dieser hatte eine Einstiegshöhe von 8 cm und eine maximale Höhe von 12 cm. Die ursprünglichen, aus Holz gefertigten Keile wurden im Laufe des Versuches gegen Aluminiumkeile mit Riffelblechoberfläche ausgetauscht, um mehr Trittsicherheit zu schaffen und um eine angemessene Reinigung zu ermöglichen.

Die Sauger und der Unterdruckmesser für die Pumpensteuerung standen in einem funktionellen Zusammenhang in Bezug auf die Einbauhöhe. Der Höhenunterschied zwischen den beiden Bauteilen bestimmte, wie stark ein Tier saugen musste, um die Pumpen zu aktivieren.

Abb. 3.7: Modifizierter Einzeltränkestand mit Steuereinheit, Saugbügel (mit Sauger) und Drucksensor auf der Frontplatte

Foto: Wollny

Es mussten verschiedene Höhen ausprobiert werden. Die Herstellerangaben für Kälbertränkung konnten nicht verwendet werden. Für die Unterdruckmessung, die erkennen sollte, ob gerade ein Tier saugt, war die hydrostatische Druckdifferenz zwischen Sauger und Druckmesser entscheidend. Bei zu geringer Höhendifferenz förderte die Pumpe spontan, weil

das Gewicht der Flüssigkeitssäule über dem Druckmesser zu gering war, um die Druckmembran ausreichend einzudrücken. Bei zu großer Höhendifferenz waren die Tiere nicht in der Lage, die Flüssigkeitssäule über dem Druckmesser anzuheben und die Membran zu entlasten. Die Pumpe wurde dann nicht angesteuert. Für den Versuch wurden die Unterdruckmesser schließlich auf einer Höhe von 34 cm montiert.

Abb. 3.8: Tränkestände mit Auffangeimern unter den Saugbügeln

Foto: Ganter, Tierärztl. Hochschul. Hann.

Unter die Sauger wurden im Laufe des Versuchs Auffangeimer montiert, um heruntertropfende Tränke und Speichel aufzufangen. Da pro 20 Tiere auf diese Weise etwa 0,5 Liter Flüssigkeit pro Tag aufgefangen werden konnte, verbesserte sich die Hygiene vor den Tränkeständen erheblich. Zusätzlich wurden abgenutzte Sauger anhand der größeren Tropfverluste früher erkannt.

Als Sauger wurden handelsübliche Sauger für die Lämmeraufzucht verwendet. Da die Sauger einen Einfluss auf die Sauggeschwindigkeit haben, wurde nur auf eine Sorte von Saugern zurückgegriffen. Die Sauger wurden bei Schäden – etwa bei Bissen - oder deutlicher

Verformung ausgetauscht. Bei maximaler Auslastung war dies etwa alle ein bis zwei Tage erforderlich.

3.3.4 Möglichkeiten und Parameter der Tränkeplanprogrammierung

Der Automat war in der Lage, vier verschiedene Tränkepläne für die vier Gruppen A bis E zu verarbeiten. Jeder Tränkeplan konnte zeitlich in bis zu fünf Phasen unterteilt werden.

Dabei gab es Parameter, die für jede Phase einzeln festgelegt werden konnten, und solche, die für den ganzen Tränkezeitraum galten, wie beispielsweise die Tränkekonzentration.

Das Hauptkriterium eines Tränkeplans war die maximale Tränkemenge pro Tier und Tag.

Diese Tagestränkemenge konnte für jede der Phasen des Plans unabhängig gewählt werden.

Innerhalb einer Phase konnte zusätzlich ein Anfangs- und Endwert bestimmt werden: Der Automat variierte täglich die Menge ensprechend des gewünschten Anstiegs oder Abfalls der Menge. Auf diese Weise konnte der steigende Bedarf der wachsenden Tiere (Gruppe C im Versuchsaufbau) und das Entwöhnen vom Milchaustauscher (Gruppe E im Versuchsaufbau) planmäßig erfasst werden. Da für die Gruppen A und B eine Fütterung ad libitum simuliert wurde, wurden für diese Gruppen die Tagesmengen konstant so hoch gewählt, dass sie von den Tieren nicht abgerufen werden konnten (vgl. Tränkepläne der Gruppen A und B).

Über die Tagestränkemenge hinaus wurde ein Tränkeplan durch die Festlegung der

Anrechtskriterien bestimmt. Dafür konnte die tägliche Tränkezeit (23 Stunden) in bis zu 40 Intervalle unterteilt werden. Durch das Festlegen der Anrechtsintervalle wurde die maximale Tränkemenge in Teilmengen unterteilt. Automatisch wurde so den Tieren pro Intervall immer die gleiche maximale Teilmenge zugewiesen. Falls diese Menge nicht abgerufen wurde, stand sie als Übertrag dann im nächsten Intervall zur Verfügung. Wurde diese Menge innerhalb des jeweiligen Intervalls abgerufen, so hatte das Tier kein Anrecht auf Tränke bis zum Beginn des nächsten Intervalls. Für das Tier entstand eine Sperrzeit. Da diese Sperrzeiten für die ad-libitum-Gruppen unerwünscht waren, wurden hier 40 Intervalle festgelegt, und die Teilmenge wurde so groß gewählt, dass praktisch immer ein Übertrag bestand. Für die restriktive Gruppe C wurden im Hinblick auf die jüngsten Tiere 20 Intervalle (theoretisch alle 70 Minuten eine Mahlzeit) vorgegeben. Um die Entwöhnungsgruppe E an Heu und Kraftfutter heran zu führen, wurden hier nur drei Intervalle eingestellt.

Ein letztes wesentliches Merkmal zur Bestimmung des Tränkeregimes war die Festlegung der Maximalmenge pro Einzelabfrage. Damit konnte man verhindern, dass ein Tier mit einem einzelnen Besuch eine übermäßige Menge auf einmal trank. Die Festlegung einer Maximalmenge pro Einzelabfrage stellte den wesentlichen Unterschied zwischen den ad-libitum-Gruppen A und B dar. Während die Gruppe A diesbezüglich unbeschränkt war, wurden die Tiere der Gruppe B mit jeweils dem Alter angepassten Maximalmengen pro Abfrage beschränkt und benötigten so mehr Besuche, um die gleiche Tränkemenge aufzunehmen.