擠乳機性能、原理與保養

　　低壓之定義為容積內之氣體被抽出後，所產生低於一大氣壓之負壓(Vacuum)。通常量測低壓之儀器為水銀量測錶，包含玻璃管、管下與盛有水銀之容器連接，水銀容器與大氣壓相通。如(圖3-1.)量測時將低壓源接到玻璃管之上端，當低壓產生時玻璃管內之空氣被抽出，玻璃管內之壓力則下降。然而，在另一邊的水銀，因空氣無法透過液體，因此仍然維持在大氣壓力下。大氣壓力將水銀壓向玻璃管上方，以平衡低壓所造成的壓差。低壓的量測是以大氣壓力將水銀往玻璃管上推高多少英吋，以水銀量測器測定低壓，通常稱之為「英吋水銀柱」，在玻璃管內之空氣越少低壓越高，則水銀爬升得越高。

　　當低壓接至玻璃管，管內空氣分子被移出而降低管內空氣之壓力，此壓力之下降，促使一邊的大氣壓力將水銀，壓往玻璃管上方，將水銀往玻璃管上方推的力量我們稱之為壓差，壓差越大，水銀則被推得越高。

　　為使對此一觀念有更深入的認識，我們進一步來討論低壓之原理。在海平面正常的大氣壓力為一大氣壓每平方吋14.7磅(14.7 PS1)，通常可使用15磅／平方吋來表示。以水銀量測器測定，絕對的真空是29.8吋水銀柱，根據以上的描述，即當管內完全沒有空氣存留時，大氣壓力會把水銀往管子推到29.8吋的高度。此一量測我們通常稱之為29.8吋水銀柱或汞柱，用〝Hg〞(29.8"Hg)表示。實際在運用時通常用30"Hg來代替。

　　使用正常的一大氣壓15磅每立方吋(15 PS1)及絕對真空30吋汞柱(30" Hg)為標準，其單位之換算，是將每一測定單位之最高值相除以轉換為比率值，因此大氣壓與真空壓(低壓)之標準比率為1：2(15／15＝1及30／15＝2)。此義為每2吋汞柱之低壓，壓力則下降每平方吋1磅(1 PS1)，所以低壓變為12吋汞柱時，表示該密閉容器內之壓力降為每平方吋6磅，此時大氣壓力將管內水銀推高12吋。較高的壓力通常會往較低壓平衡，因此，水銀總是從較高壓力往較低的壓力處移。此理論是為現今擠乳機擠乳與清洗之基礎。

　　機械擠乳之基本原理是，利用低壓／負壓(Vacuum)，將乳頭外圍之壓力降低，致乳房內之壓力大於乳頭外之壓力，乳頭溝因而張開乳液流出。低壓泵是負責將擠乳系統之空氣不斷地排出，使擠乳系統產生低壓之組件(圖3-2)。每種擠乳機之設計不盡相同，但有一共同的目標則。即是：低壓泵要有足夠的排氣量。無論是擠10頭或20頭，必須要有個容量充足的低壓泵，泵容量太小之擠乳系統，購買時雖較便宜，但可能因此降低乳產量及引發乳房炎，因此酪農必須深入瞭解泵性能及容量之重要性。

　　瞭解低壓泵之運作，有助瞭解空氣之流量，國際標準協會(International Standard Organization, ISO)是以公升／分鐘一大氣壓時之自由氣體計算空氣容量，美國、加拿大是用立方英尺／分鐘(CFM)(註：1立方公尺＝28.317公升)。紐西蘭則是在50.8Kpa(15吋Hg)壓力下作為計算空氣容量之方法，它是一大氣壓時空氣體積的兩倍。

　　擠乳系統之空氣經低壓泵壓縮，然後排到大氣壓中，吸入低壓泵之空氣容量，與低壓泵排至大氣壓之空氣容量大約是相同。

　　計算低壓泵空氣流量之方法有兩種；美國America Society Machanical Engineering(ASME)標準，計算空氣流量是在一個大氣壓下，而紐西蘭標準，計算空氣流量是在半個大氣壓(15"吋汞柱)下測定，因此美國標準測定之1立方英尺／分鐘空氣流量，等於紐西蘭標準下測定之2立方英尺／分鐘空氣流量。近來製作低壓泵之公司，一致趨向採用(ASME)在一個大氣壓下，計算空氣流量作為測定低壓泵之容量標準。

　　低壓泵被視為擠乳系統之心臟，若容量太小或因缺乏維護，性能受損，則影響整個系統之運作，因此為何擠乳系統之低壓泵要有足夠的容量是這麼重要。當評估或計算低壓泵容量時，須考慮擠乳系統所有組件，在擠乳時有多少空氣流入。低壓泵容量：是依擠乳各機件於操作時空氣流入之總量加上50％之貯備，供作乳杯下滑、掉落、或擠乳人員因操作疏忽大量空氣意外地吸入擠乳系統，以及老化機件漏氣之用。

　　低壓泵容量之決定，除了供應正常操作時擠乳系統各機件低壓之消耗外，倘需考慮操作人員套乳杯時，空氣自乳杯吸入擠乳系統及機件老化或損壞時漏氣甚至乳杯下滑、掉落之損失，以維持擠乳系統低壓之穩定。預備低壓(Reserve air)；即是針對額外消耗而準備之低壓。

　　現代的擠乳系統，必須足以應付高流速，高產量乳牛之需求。亦即擠乳系統必須足以應付突然大量空氣(560~1400公升／分鐘)進入擠乳系統，而不致影響低壓之穩定。甚至只有二至三組乳杯的擠乳系統，也需有足夠的貯備低壓以防萬一乳杯掉落，也不致影響整個低壓系統之穩定。研究建議，八組以下之擠乳機，需有足夠之貯備低壓，以應付當1組乳杯掉落，而低壓不致下降。八組以上之擠乳機，應有足夠貯備低壓以應付2組乳杯掉落，而低壓不降。

　　欲成功地獲取牛隻所生產的所有乳汁，低壓泵容量之大小，扮演極為重要的角色。酪農經常以牛隻平均產量，而非以高產量牛隻，作為低壓泵容量之計算依據。牛隻產後60-90天，是產乳的高峰期，擠乳機要有能力，在產乳高峰期，對牛隻產生最少的緊迫下，獲取最高之乳量，這對整個泌乳期之產量非常重要。在此一高峰期，若牛隻每天較平均多產1磅之牛乳，整個泌乳期約增加100磅之牛乳。因此若低壓泵之功能，是依牛隻平均產乳量，或只依正常操作而未將意外空氣吸入估算，該系統之功能將會不足，也無法維持低壓力之穩定。

　　以下為最新(ASME)真空泵容量之計算標準。真空泵容量(低壓排氣量)：

　　為更明瞭清洗時低壓泵所扮演之角色，我們需要知道原位清洗(Clean in place CIP)所需之步驟：清洗時間、清洗溫度、清洗水量、流速、排水及清潔(圖3-3)。

　　從前擠乳系統之導管短，直徑小，故大部分使用浸泡或壓力式清洗法，浸泡式清洗：即是管內充滿清洗液，需要很少量的空氣推動水流，因此低壓泵容量之大小在清洗過程並不很重要。在壓力式清洗：清洗過程與浸泡式相同，牛乳泵或清洗泵是用來推動清洗液流至全系統，清潔液在系統之流速每秒只有5英呎，它是以增加清洗液與管壁接觸時間來達到清洗之效果。

　　當擠乳機之導管口徑及長度不斷增加，擠乳機之配件，感應器等越來越多，增加擠乳機清洗的複雜與困難度，使用傳統浸泡式或壓力式清洗已無法達到良好效果，且不經濟。因此出現低壓清洗法，也因此突顯低壓泵，在循環清洗時的重要性。

　　浸泡清洗是管內注滿清洗液。低壓清洗法，與浸泡清洗法相反，空氣多清洗液少。液體靠壓差而移動，清洗液以水栓之方式在管內流動，水栓前後產生之壓差推動水栓流通到整個擠乳系統，每一水栓之大小主要依擠乳組數、管道口徑、空氣噴射器之調整及低壓泵之容量而定(圖3-4)。

　　水栓之大小及移動，依賴空氣注入器(Air injector)如圖3-4，空氣注入器之動作，基本上是控制「打開」與「關閉」的時間，空氣注入器「開」之時間，控制空氣進入擠乳系統之量。「關閉」時間之長短調整清洗液進入系統之量，「關閉」控制管道水栓之長度，關閉時間越久管道水栓之形成越長。管道壁及其他組件所產生的磨擦力，造成水栓流速減緩，在流通到整個系統時變成平順而不成水栓狀，清潔劑只在管道之底部流，無法接觸管壁之上方，造成清洗之問題。大的擠乳系統需要造成較長的水栓。水栓須以極高之流速(10~12英尺/秒)通過管道，以促進管道表面刷洗之作用，維持水栓之流速需要大容量之低壓泵。觀察流回集乳罐的水栓，以確定在整個循環清洗的流速是否足夠。

　　水與空氣的配合提供系統有效清洗之流速以及容量，集乳罐則需維持擠乳低壓，當擠乳系統將清洗液吸入管道內，它是以平均速度在管內移動，一直等到空氣注入器將空氣注入，因為空氣無法通過液體，空氣使清洗液形成水栓，使水栓後面之低壓下降，因此增加水栓後面的壓力，當前後壓力不等時，較高的壓力會往較低的壓力移，故水栓後面較高的壓力，將水栓推往壓力較低的集乳罐，產生清洗所需之流速。為維持水栓以極快的流速通過全系統，盡可能造成最高的壓差，低壓泵是影響造成循環清洗時流速的因素，低壓泵需有能力處理空氣注入器額外導入之空氣，空氣注入器導入之空氣不得大於低壓泵可排除之空氣。若一個可調整的空氣注入器，每秒引入58公升空氣，而低壓泵每分鐘之排氣量為1400公升，注入器「開」的時間最多不能超過每分鐘25秒。假設上述的擠乳系統、空氣注入器調整導入空氣之時間為30秒，總入氣量每分鐘1680公升，超過低壓泵所能排除之量，造成擠乳系統低壓之下降，集乳罐低壓之下降使壓差變小，降低水栓循環於管道之流速。其結果是無法達到良好的清洗效果。

　　低壓泵除了擠乳時扮演重要角色，循環清洗所有動原均來自低壓泵，清洗所使用之排氣量遠超過擠乳時之需要量，低壓泵容量之大小對循環清洗效果影響深遠。

　　低壓控制閥是一個自動氣門，擠乳時不論系統消耗多少低壓，均須維持擠乳機低壓的穩定為其設計。一個預設的壓力將控制閥關閉，一直等到低壓系統之壓力超過所預設的關閉壓，於是大氣壓將控制閥的基座昇起，空氣進入系統內，直到低壓等於預設的關閉壓，控制閥之基座再回復其關閉狀態。低壓控制閥評定的範疇有三：導入空氣之容量、低壓穩定之範圍、靈敏度。

　　低壓控制閥入氣容量必須達到或超過低壓泵之容量。低壓控制閥在其容量之50~75％時功能表現最佳。理由是低壓控制閥可以很快反應氣流的改變，不必等控制閥氣門的全開或完全關閉狀態，若控制閥必須全開或完全關閉，反應之時間太慢，維持低壓穩定所需空氣之導入不夠快，緩慢或遲鈍的空氣流速，造成低壓超限(Vacuum override)；即是當控制閥氣門打開讓低壓下降，一旦控制閥關閉，低壓應於3秒鐘內回復到原來預設低壓範圍，不得超過1/4吋汞柱。將空氣導入系統，使原來15吋汞柱的低壓降至10吋汞柱時停止空氣導入，在3秒鐘內低壓應回升到15吋汞柱，不得超過1/4 吋汞柱。回升之低壓超過原來低壓之1/4 吋汞柱時稱之為低壓超限，應檢查低壓控制閥或予清理。若低壓在3秒鐘內無法回復至原低壓範圍，擠乳機其他組件可能是影響因素。

　　控制閥對低壓變化反應的能力及感應到低壓變化之時間稱為靈敏度，現在大多數低壓控制閥均非常靈敏，能在低壓改變1/5吋汞柱時感應到，且能在1/5秒內恢復正常。

　　利用垂量作為預設低壓之控制閥，稱之為重垂式低壓控制閥。

　　利用彈璜作為預設低壓之控制閥，稱之為彈璜式低壓控制閥。　

　　伺服─操作低壓控制閥利用回饋系統(Feed back system)，包含一組感應組件、放大器及一個小的控制閥調節氣門閥之動作。一些伺服─操作低壓控制閥與重垂式或彈簧式控制閥相似，他們同樣在空氣流動的入口感應低壓，在設計上的差異是將系統低壓的感應點，遠離機械結構，以期擠乳系統之低壓更穩定。

　　圖3-8 係說明此類控制閥運作原理。當系統內之低壓在預設之範圍時，感應閥內彈簧的脹力與壓力感應管之低壓是相等，圓錐形閥與感應閥則是在固定位置來回遊動。若感應管接口之低壓，低於設定之範圍，彈簧感應閥從上面的感應室封閉控制閥室。因為空氣經過固定進入使主閥控制室變為大氣壓，錐形閥經過膜片與主控制閥室相連，當低壓下降，錐形閥移至關閉的位置。反之，若低壓增加，錐形閥打開，隨著膜片上端之低壓發生而改變閥之位置以增加或減少空氣進入閥內之量。閥可在千分之一秒鐘內反應以調整系統內之低壓，因此，此類低壓控制閥有非常優良之功能，其容量也較重垂或彈簧式低壓控制閥大。有些伺服─操作低壓控制閥的設計消耗太多低壓，為其缺點。

　　一般推薦，一個系統一組低壓控制閥，因為超過一組在同一系統內可能互相影響而造成低壓振動。

　　手擠乳是將乳頭腔內壓力增加，而乳頭尖端外圍的壓力維持不變。機械擠乳是將乳頭尖端外圍的壓力降低，而乳頭腔內壓力維持不變。這兩種方法所得之結果是相同的。製造乳頭內與乳頭外壓力之不同，此壓力差必須克服乳頭括約肌所造成乳頭溝周圍的抗力，方能讓乳汁透過乳頭流出。

　　Anna Baldwins 之構想，係使用低壓成功地將乳汁自乳頭吸出。然而，這種早期使用低壓將乳擠出之情況會引起牛隻乳頭充血，當乳頭暴露於低壓時，造成乳頭皮層動脈與靜脈血液大量集結於乳頭，乳頭的充血造成乳頭皮膚腫脹而阻礙乳流。為克服此一問題，研究人員分析小牛吸母乳時之動作，瞭解到使用低壓擠乳之成功關鍵，在於如何讓擠乳時集結於乳頭之血液、體液得到循環回流至身體。故創設了雙室乳杯及脈動，脈動使乳杯橡皮發生閉合的動作，造成對乳頭的按摩作用，使集結於乳頭之血液得以循環回流至身體。因此當低壓開啟乳頭造成乳汁流出，按摩之動作使乳頭免於充血膨脹繼續維持乳汁流出的順暢。乳孔的大小及擠乳機性能亦是影響乳流量的因素。

　　擠乳系統中，管路低壓(Line vacuum)，與擠乳低壓(Milking vacuum)須經常注意並有適當的調整。管路低壓為擠乳系統管路內之低壓，擠乳低壓為擠乳時於乳杯內測得之低壓。目前擠乳系統管路之低壓大部分在12吋汞柱至15吋汞柱間(40~50kPa)。擠乳低壓應在12吋汞柱。然而因牛隻乳流速度之不同而稍有差異。為使擠乳系統發揮最好的功能，須有適當的低壓，低壓太高或太低均使整個系統受影響，降低性能之表現。

　　低壓過高使乳頭皮層很快地腫脹，致乳池與乳頭腔之通道受阻，乳汁無法從乳池順利流入乳頭腔，而必須做後擠，將乳杯串往前往下施壓，方可將殘存於乳房之乳汁擠出。

　　低壓過高使乳頭腔內與腔外產生過大的壓差，增加乳頭括約肌的緊迫。正常狀況下，乳房內部與正常之大氣壓相同(每平方吋15磅)。當擠乳低壓為12吋汞柱時，所造成的壓差為每平方吋6磅，而當擠乳低壓為15吋汞柱時，壓差則增加為每平方吋7.5磅，這種過高壓力，會將乳頭尖端之括約肌向外推出，最後變成乳頭括約肌外翻。牛隻於泌乳末期較容易造成乳頭括約肌外翻。此外尚有其他因素如過度擠乳等也會造成乳頭括約肌外翻。

　　擠乳低壓過高導致吸引更多的血液至乳頭，引起乳頭的充血並增加組織的腫脹而延長擠乳時間，持續一段時間後，乳頭尖端乳頭溝變硬，開口處不易張開。

　　如同低壓過高對擠乳功能的表現有負面影響一樣，相對的低壓過低也會有以下負面的影響。

　　擠乳機應以最快的速度對乳頭造成最小的緊迫下將乳汁擠出，若壓差太小，乳頭溝無法完全張開致乳流量減少，當乳汁無法快速而完全地從乳房移出，牛隻將無法生產應有的乳量。

　　按摩乳頭使乳頭血液可以循環，是使用低壓擠乳成功的重要因素。乳杯橡皮於乳頭尖端周圍閉合，是由於乳杯橡皮內與橡皮外之壓差所致。脈動器改變脈動室(Vacuum chamber)( 乳杯橡皮外與乳杯殼內之空間)從低壓到大氣壓。當脈動室之空氣被抽出成為低壓時，乳杯橡皮是張開或稱為吸乳期(圖3-13)。當脈動器讓空氣進入脈動室時，乳杯橡皮閉合(圖3-14)，造成乳頭血液循環所需要的按摩作用。乳杯橡皮閉合受到橡皮套在乳杯殼之拉力所產生的抗力影響。乳杯內之低壓配合空氣導入脈動室，而產生足夠的壓差使乳頭尖端周圍的乳杯橡皮閉合。若乳杯內低壓(擠乳低壓)不足，則可能造成低壓差太小而不足以完全地使乳杯橡皮閉合，同時沒有足夠的壓力形成適當的乳頭按摩。

　　低壓不足所引發的另一個問題是乳杯掉落，因為沒有足夠的吸力支持乳杯串附在乳頭上，掉落多發生於高流量期。

　　擠乳時乳杯從乳頭下滑，空氣自乳杯進入而造成擠乳低壓力之下降。

　　「排乳」(Letdown of milk)後乳液流出之速度，決定於乳頭開口之大小；然而乳杯串之構造及乳杯之操作也扮演重要的角色，因此乳杯串之設計與功能，對於擠乳量及乳房健康，關係至為密切。擠乳機的定義如下：擠乳機必須快速且完全地自乳房將乳液吸出，同時不可以使乳頭受到緊迫或增加微生物侵入乳頭之危險。為達此一目標，擠乳機將乳頭外施於低壓，將乳頭括約肌充分地打開，乳杯間歇性地關閉以舒緩乳頭括約肌之緊張，並促進乳頭之血液循環。

　　擠乳機的設計、規格、安裝、維護及使用技術均會影響擠乳系統之功能。

　　低壓(壓差)為擠乳之動力，乳杯之套上及調整，大部分依賴操作人員，但乳杯之設計及構造則有助於快速而徹底地獲取乳液。研究顯示，牛隻之擠乳速度，直接影響乳產量及牛隻之健康，乳杯串之設計目標，使乳頭受到最少之緊迫下獲取最高乳量。一個完整的乳杯串，包含四個乳杯(乳杯外殼、乳杯橡皮)、小乳管、脈動管、集乳座如圖3-15。

　　乳杯串之重量，應使牛隻受到一種牽引力，在整個擠乳過程得以適當地懸掛於乳房。乳杯串經常受到擠乳低壓之影響，酪農經常抱怨乳杯太重或是太輕，其實是因為擠乳低壓過高或不足。若乳杯內之低壓過高，而乳杯串太輕容易將乳頭組織吸入乳杯內，此時乳池與乳頭腔之通道封閉，乳液無法流入乳頭腔，結果操作人員需做後擠；將乳杯往下拉或按摩乳房等動作，否則牛乳擠不出來。若低壓過低而乳杯過重，則容易引發乳杯下滑或掉落。

　　乳杯串之設計與結構，須能讓其重量於擠乳時平均地分佈到四個乳頭。

　　乳杯串的重量應調整到能均勻地擠取四個分房之乳液，否則擠乳時乳杯無法平均地懸掛於四個分房，會出現出乳不平均或太慢，增加擠乳時間，過長的擠乳時間可能是造成乳房大小不均勻的原因。

　　擠乳人員必須瞭解，擠乳時適當地調整乳杯之懸掛，是完成擠乳工作很重要的關鍵。另外，支持桿有助於支撐及調整乳杯。

　　乳杯之入口應充分而平衡地接觸四個乳區，大部分牛隻的乳房及乳頭有往前傾斜之傾向。若乳杯中之一個乳管被夾，乳液流出可能因此受到限制而降低。另一問題經常與乳杯伸展不良有關，即是乳杯下滑，這是為了將某一乳區之乳液引出而增加壓力所造成的。

　　乳液之入口口徑，應以獲得最大之牛乳流量及流速為設計之依據，因為品種改良，使乳牛之乳產量及出乳速度不斷增加，因此乳杯入口之口徑也必須隨之加大。

　　研究顯示，乳杯串快速擠取乳液之能力，直接影響牛乳總產量及牛群健康。乳杯橡皮管太短或乳杯橡皮乳管(即乳液之入口)口徑太小會造成乳液堆集於乳杯橡皮內，使擠乳緩慢，這種現象尤其是在最高流量期 ( Peak flow) 最明顯，造成擠乳時間延長及增加乳頭低壓之不穩定，不穩定之低壓造成乳杯橡皮閉合不完全，降低擠乳速率及傷害或刺激乳頭。

　　乳杯的乳管口徑，與乳液及空氣是否能很順暢地自乳杯流出有密切關係。把乳杯之出口及乳管口徑擴大，可增加乳液及空氣之流量與流速，有助低壓之穩定與改善生乳品質。乳液集結於乳杯時，會造成亂流，以致在最高流量期低壓下降，亂流亦會使乳中脆弱的脂肪球保護膜被攪破，使乳之酸度增加而減少乳脂量，產生不快之風味並縮短生乳之保鮮期間，降低品質。

　　集乳座的氣孔位置與口徑也很重要，集乳座之氣孔造成乳杯後方之壓力改變，迫使乳液流向乳管，當乳杯剛套上乳頭時，乳管與乳杯內之壓力相等，當乳液流出後，自氣孔流入之空氣使乳杯內之壓力下降，迫使乳液自乳杯串流出，這種低壓的下降是必須的。由於空氣無法通過液體，因此當乳液流入乳杯及集乳座時，低壓會下降直到乳杯與乳管兩者之壓力差大到足使乳液推向乳管。不同的擠乳系統，壓差之需要量也不同，其影響的因素：不同之安裝(高配管或低配管)，乳管爬升之高度(最高不得超過9英呎)，乳杯與輸乳管之間加設之配件(乳量器，感應器及閥)。

　　沒有適當的氣孔，乳液將會堆集於乳杯、集乳座，使低壓下降，增加機械引發乳房炎之危險，氣孔之設置位置，應將空氣噴於乳液之上方而非乳液中，如前所述，這有助於保護生乳品質。

　　集乳座容量對減少低壓之不穩定有很大的幫助，通常與擠乳有關。乳杯內週期性或定期的低壓起伏(不穩定)發生於每一脈動週期。週期性低壓不穩定，是由於每一脈動週期乳杯橡皮張開與閉合造成乳杯內容積之改變。當乳杯橡皮舒張，乳杯內一部分的低壓用來擠乳，也就是說乳杯與集乳座內呈現空氣。當乳杯橡皮閉合，空氣被迫進入集乳座，此一空氣會造成擠乳器的低壓下降，而乳杯橡皮內之低壓還是保持擠乳之低壓。當乳杯橡皮開始打開，由於集乳座容量增加，空氣擴展，使集乳座之低壓增加(圖3-16)。

　　若我們使用12吋汞柱之低壓作為例子，集乳座之低壓可能減少4吋汞柱 (依集乳座之容量而定)。此義即是，當乳杯橡皮閉合，乳頭尖端之低壓為12吋汞柱，而集乳座之低壓將只有8吋汞柱。又當乳杯橡皮張開，乳頭之低壓高於集乳座之低壓，這將使空氣或乳液回衝至乳頭，或衝入乳頭腔，若乳中附有微生物，機械引發之乳房炎因此而發生。擠乳將終止、過度擠乳或不當的將乳杯取下是最可能造成這種危險，此項缺失應盡可能地避免。

　　改善乳杯串的能見度可以幫助擠乳人員，讓擠乳人員看見每一乳區之乳流狀況，使擠乳人員清楚乳杯是否已調整到每個乳區都均勻地擠乳，集乳座能看到乳流的另一好處是，擠乳人員不需做不必要的動作即可判定何時取下乳杯。

　　乳杯取下前，必須先將乳杯之低壓關掉，這點非常重要，每一擠乳人員必須瞭解並嚴格遵行。研究顯示，擠乳機所引發的乳房炎，多發生於擠乳將結束時，若未關閉低壓閥而在低壓中將乳杯拔下常會引發乳房炎並可能傷及乳頭。

　　設有乳杯自動脫落器者，乳杯取下前自動脫落器會先將低壓關閉，而後再取下乳杯，擠乳人員也可以將乳杯自動脫落器調為手動，以配合少數無法使用自動脫落之牛隻，待該牛擠畢，按下停止鈕，脫落器即關閉低壓取下乳杯。

　　有些集乳座上有自動低壓關閉閥，主要是為防止乳杯在擠乳過程中掉落時吸入異物污染乳液，並防止乳杯掉落後吸入大量之空氣而降低擠乳系統內之低壓量。採用國際標準協會(ISO)訂定標準之擠乳機，每組擠乳杯之低壓量，是以實際使用量加上使用量之50％作為貯備低壓量，而並未將乳杯掉落時損失之低壓計入，它是在集乳座設一自動閥，當乳杯掉落此閥自動關閉，以防止空氣吸入。然而此閥之作用並不很確實，且會阻礙乳液流出之順暢性也增加清洗之困難度。

　　乳杯橡皮在擠乳中，扮演獲取最高產量，降低對乳頭刺激等重要角色，乳杯橡皮是擠乳機與乳牛最脆弱的部位「乳頭」直接接觸之機件(圖3-19)。

　　乳杯橡皮之壽命因品質而不同，一般約使用800~1000次即必須更換。乳杯橡皮之壽命受以下因素之影響：　

　　舒張與閉合之次數會降低乳杯橡皮之彈性及反應。新裝之乳杯橡皮，為使橡皮與乳杯間緊密接合不致漏氣，乳杯橡皮必須拉緊，拉緊的乳杯橡皮增加橡皮之彈性，有助於擠乳期，乳杯之張開以及按摩期乳杯橡皮按摩乳頭之壓力，幫助乳頭血液之循環。當乳杯橡皮老化彈性疲乏，每次乳杯張開之動作變為緩慢，這表示每次乳液被吸出的時間延後而變短，彈性疲乏也影響每次乳杯橡皮閉合時施於乳頭之壓力減少，乳頭因此而得不到適當之按摩，集結於乳頭之血液無法充分回流至身體，最後變成擠乳緩慢，因此定期更換乳杯橡皮對酪農而言是非常重要而有利。

　　清洗或消毒擠乳機之化學藥品也會影響乳杯橡皮之壽命。氯化物之清洗或消毒劑，會使橡皮類零件之壽命縮短。當乳杯橡皮超過使用期限，表面將變成粗糙，成為細菌繁殖之溫床。

　　貯存條件也為影響乳杯壽命一項重要因素，太陽直接照射會影響乳杯橡皮壽命。

　　酪農經常為了提高擠乳效率，或其他理由更換乳杯橡皮型式或廠牌。這樣做要注意，更換後之乳杯橡皮是否與原來之設備相符，應事先進行測試並作全面性之考慮，不得隨意更改，不同廠牌乳杯橡皮，其彈性及反應可能會影響到牛乳之產量。

　　擠乳系統性能之表現仰賴集乳座、乳杯橡皮及所有組件性能之表現。一個成功的擠乳，需有三個要件，人、牛、機器，必須盡全力將這三要件完全發揮最佳之效率及功能。

　利用掃描電子顯微鏡(SEM)檢視，不同使用次數及不同清洗方法之乳杯橡皮，發現，超過使用次數及清洗不當之乳杯橡皮，其表面產生許多裂紋，裂紋隨使用次數之增加而增加，且越來越深，成為微生物及乳垢最佳之場所，清洗不當同樣容易使橡皮產生裂紋，堆集乳垢而成為微生物之溫床。超用或清洗不當之乳杯橡皮，彈性疲乏造成擠乳緩慢，殘乳增多(陳,1986)。

　　乳杯橡皮是擠乳機唯一與牛隻乳頭直接接觸之組件，來自擠乳機所有的低壓均經由乳杯橡皮傳到牛隻乳頭，這一節主要描述擠乳時乳頭與乳杯間物理與生理之關係，提供讀者瞭解擠乳機是如何將乳液擠出，乳頭對擠乳機所施壓力之反應，及乳杯在擠乳時之動作。

　　傳統的雙室乳杯，包含堅硬的外殼及有彈性之內襯，或稱為乳杯橡皮。一個具有代表性的乳杯橡皮，其內徑應與任何一個牛群中，大部份乳頭之平均外徑相同。乳杯橡皮內之低壓(Liner vacuum)降到預設之壓力，約低於大氣壓之40～50％。空氣經由脈動器之控制，將大氣壓之空氣導入乳杯橡皮與乳杯殼間之脈動室 (Pulsation chamber)，乳杯橡皮內外壓力差，造成乳杯橡皮閉合。脈動器將脈動室接至脈動低壓管，氣室內之空氣降至與乳杯內壓力相同，此時乳杯橡皮恢復至原狀(舒張)。施於乳杯橡皮內外之壓力，週期性(每分鐘約40～60次)地形成壓差，造成乳杯橡皮重復地閉合與舒張。乳杯橡皮週期性的動作我們稱之為「脈動」。

　　擠乳開始，乳杯套上乳頭後，乳頭很快地被吸入乳杯內，直至所有施於乳頭之力量達到平衡時方停止。平衡點依下列之因素而定：

　　乳頭在擠乳的低壓下呈伸長並腫脹狀態，當乳頭套在乳杯橡皮，乳頭與乳杯橡皮接觸面造成很大的摩擦力，以支撐乳杯而不致掉落。在擠乳過程中當乳液流量達最高期時，乳頭與乳杯橡皮表面之大面積接觸，為造成主要的阻力。但接觸表面所產生的阻力不甚均勻。此一阻力阻止乳杯在擠乳時往上爬升或下滑。擠乳時乳頭被吸入乳杯內，有時乳頭慢慢地被吸入；有時立即吸入一大段(有時達到5公分之多)，多半是在最大流量期過後發生的(如圖3-22a)；有時剛開始乳杯套入乳頭不深，然而在開始擠乳乳頭很快即深入乳杯，偶而這會造成突然乳流增加(圖3-22b)，為何乳頭深入乳杯會增加乳液之流量，將另外解釋。

　　在最大流量期，乳頭與乳杯壁或乳杯嘴之間無週期性的移動，然而在最大流量之末期，則會產生乳頭移入乳杯之現象。

　　因擠乳低壓之影響，乳頭套入乳杯後，立即伸張至原來長度的140～150％，此後乳頭在整個擠乳過程並未再伸張。乳頭皮膚的伸張使乳頭溝周圍之組織產生一種拉力。欲使乳頭溝張開，乳杯套入乳頭的深度至少達２公分(0.8英吋)這與使用小管子在乳頭尖端施予低壓，乳汁不會流出同樣的現象。

　　當擠乳低壓施予乳頭時，乳頭尖端擴脹將原來緊閉的乳溝拉開，因乳頭內壓高於乳杯下端之壓力，乳汁自乳頭溝流至舒張之乳杯。乳液是從乳杯橡皮舒張至一半即開始流出，乳杯橡皮閉合至一半乳液即停止流出，擠乳機是將乳液吸出，與手擠是使用壓力將乳液擠出正好相反。

小牛哺乳是混合的兩種動作。小牛吸吮將乳液匯集至乳頭腔，然後利用舌頭向口腔上壁擠壓，將匯集於乳頭腔之乳液以正壓擠出，小牛口腔吸吮及擠壓平均所產生的吸力(低壓)或正壓均要較手擠所產生的壓力或機械擠乳所產生的低壓高。

　　以傳統乳杯擠乳，牛乳流量之性狀受乳杯分佈到分房之間之重量、機械之設計及機件動作之影響，較明顯的是在乳杯。乳杯之外的機件，則無法自乳頭影響牛乳流量之性狀，除非此等機件影響乳杯之低壓或乳杯之動作。

　　最後當乳流停止時曲線開始成水平，通常有部份殘留於乳房內之乳液，可借人力之動作收取殘乳
。如圖之第四個階段。

　　全乳房乳流量也受分房乳之擠乳特性影響。如圖3-23清楚顯示，全乳房流量曲線下降，主要由於各個分房乳之流盡時間不同。由曲線顯示大部乳汁從分房是以穩定的流量獲得。然而，分房乳流量之曲線，常有小幅穩定約５％的上升，這表示可能由於乳頭括約肌周圍組織之膨脹，乳頭溝之有效直徑逐漸增加。最大流量期通常會突然停止，然後是連續的低流量期。

　　低壓所產生的壓力，造成乳頭直徑及長度膨脹，引起乳頭皮膚的腫脹及水腫，約有75％的擠乳，造成乳頭腫脹或水腫，與乳頭腔之壓力大於大氣壓的關係不大。最大乳流量期過後，每當乳杯橡皮舒張，乳頭腔之壓力急速下降至大氣壓以下時，乳頭明顯地腫脹或水腫，特別是當乳杯橡皮舒脹期，乳頭腔內之乳壓降至擠乳低壓之60-80％。當乳杯橡皮舒張，乳頭腔內持續維持這種低流量或過度擠乳期。

　　脈動之主要作用在減少擠乳所造成乳頭組織之腫脹或水腫。此外，脈動有下列的功能：

A.減少擠乳所造成乳頭組織之腫脹或水腫。此外，脈動有助於在每一個脈動週期，維持乳液最高
　的流量。

　　當大氣壓的空氣引入脈動室(乳杯殼與乳杯橡皮間之氣室)時，因脈動室與乳杯橡皮內之壓差，在乳頭以下之乳杯橡皮收縮成閉合狀。然而一般認為閉合的乳杯橡皮將乳頭的低壓關掉，這是一種錯誤的觀念，在一般的乳杯其實不是這樣的。從橫切圖3-24上我們可以清楚看到E及G-H。閉合的乳杯橡皮壁並未完全閉合，因此乳頭尖端，乳頭與乳杯橡皮表面接觸之邊緣以下，在整個擠乳過程均暴露於低壓之中。

　　閉合的乳杯橡皮對乳頭只有一點或沒有壓力，在擠乳的任一階段它並沒關閉乳頭溝，此可以用一只橡皮手套，當作乳頭插入透明乳杯內作示範，脈動的乳杯橡皮並沒有將橡皮套擠扁，因為橡皮套手指與大氣壓相通，所以橡皮套腔與脈動室間無壓差。然而橡皮套之尖端則變為扁而成楔形。

　　乳頭尖端所受之壓力與橡皮手套之手指，受到閉合之乳杯橡皮之壓力是相同的(乳頭溝因此閉合)。一般認為乳頭尖端所受之壓力，軟而薄的乳杯橡皮閉合所需的壓差較低，乳頭所受的壓力亦較小，乳頭所受的壓力隨著乳杯橡皮的厚度，硬度及乳杯橡皮的張力而增加。然而必須指出，一般而言乳杯內之低壓差使很厚的乳杯橡皮閉合，實際上它是不會施壓於乳頭。

　　圖3-25摘自一個連續的X光攝影原圖，將擠乳流量最高期一個脈動週期之最重要資訊呈現出來，它是以每秒50張之速度拍攝，70張照片完成一個脈動週期，每張照片代表0.02秒，在圖3-25中有許多連續相似的圖片，圖片(８~42)，為乳杯橡皮完全張開時拍攝，因為它們與圖片(７)及圖片(43)很相似，所以省略掉部份的圖片，同樣地圖片(49~75)是在乳杯橡皮全閉時拍攝的，因為它們與圖片(48)相似，因此沒全部呈現出來。　　從圖片(１)顯示乳頭下乳杯橡皮全部閉合，由於大部分壓力集於乳頭尖端，乳頭變成較三角形，然而當乳杯橡皮完全閉合時乳頭尖端下面小小白色部分，並沒被乳頭尖端填滿。當乳杯橡皮重新張開，乳頭下之乳杯橡皮還是閉合著如圖片(２)，乳頭與乳杯橡皮接觸處首先改變，此處乳杯橡皮慢慢張開，乳頭腔也慢慢張開，在下一張圖片(３)，當乳頭下之乳杯橡皮開始張開，乳頭腔更為擴大，同時在些乳汁呈現於乳頭溝內，在圖片(４)當乳杯橡皮開至一半時已可以看到乳汁自乳頭流出，直至圖片(７)乳杯橡皮完全張開，乳頭溝及乳杯橡皮仍繼續擴張。

　　乳杯橡皮維持完全張開一直到圖片(43)，可以看到乳杯橡皮內之乳汁「回流」。在圖片(44)，乳杯橡皮大約在半閉合狀態而乳汁幾乎呈停止流出之狀態，乳頭腔也變得相當小。在乳杯橡皮閉合的後繼階段中，乳頭腔漸漸地越來越小圖片(43~48)，由於離乳頭溝下方一段距的乳杯橡皮完全閉合，致乳頭溝這一部分的組織伸長，乳流在乳杯橡皮完全閉合前一段時間，乳汁早就停止流出，很明顯地說明乳汁之停止流出，並非因為乳杯橡皮將乳頭之低壓切斷所致，而是因為乳杯橡皮閉合時所受壓力的影響。

　　圖3-25所示其他相同的研究所做的X光攝影中，顯示乳頭溝的閉合是從乳頭開口處漸漸往上關閉，這或許與乳房炎感染機制有重要的關係。當乳杯橡皮張開時乳頭溝是從乳頭腔漸漸向乳頭開口處張開。然而這些舊的X光片無法詳細將這些細節顯示及分析出來。

　　利用高速X光攝影術(每秒攝取100張)，進一步獲得擠乳時乳流與乳杯橡皮動作許多最新之資料。

　　表3-1 乳杯橡皮自開始動作時間之平均值及乳頭下方乳杯橡皮內外壓力差異之平均值。

　　很明顯的在乳杯橡皮半開前乳汁就已開始流出，乳流持繼到乳杯橡皮閉合至一半的狀態方停止，同時也可以瞭解到乳杯橡皮閉合之動作較張開迅速。

　　圖3-26 在單一脈動週期，乳杯殼腔內低壓改變對乳流時間與乳杯橡皮動作之關係，上圖為低壓改變慢，下圖為低壓改變快。此一測試是同一頭牛在其出乳流量最高期以 Zero Pvc透明乳杯橡皮在70N的張力套於乳杯殼上，以紫外線波器(UV Oscillograph)每秒100張圖之速度同時記錄乳杯橡皮及乳杯殼腔之低壓。請參考(Milking Machine and Lactation 原圖)

　　從兩組圖片之比較可以很清楚地看到，乳杯橡皮施予不同之壓力影響乳頭之形狀；圖3-25，第(1)第(7)張圖片及圖3-34中之第(42)與(43)圖片。後一組是較軟的乳杯橡皮以較小的張力套在乳杯殼，圖片(42)之乳頭溝閉合時間僅較圖片(43)乳頭溝張開時間長約30％，在圖片(1)與圖片(7)中，乳杯橡皮是以較高張力套於乳杯殼，很明顯的對照，乳杯在高張力下閉合，乳頭溝之長度較圖(1)時增加了150％。也明顯地看出乳頭溝較早閉合，乳頭尖端很快就變扁、閉合也較完全，在高張力的乳杯橡皮相對的乳杯張開時乳汁流出也較晚。

　　在每一脈動周期之開始，脈動速度增加，牛乳流速也穩定地增加，此意味著，在一個脈動周期中，乳流速度是依前一週期之長度，這可解釋為乳頭溝肌肉對乳頭溝收縮機能控制緩慢的一個證據。

　　這種變化的解釋是，當乳杯張開，體液往乳頭尖端堆積，而當乳杯閉合時體液則自此處擠向身體，每當乳杯橡皮張開，體液再次堆積於乳頭尖端乳頭溝周圍之皮膚，造成乳頭溝之有效管徑縮小而降低流速。

　　這種解釋是可從以下試驗得以印證，以每分鐘30個脈動周期以便可從乳流速率之素描圖中更清楚地看到血管之擴充及水腫的現象，(圖3-27)顯示擠乳達到乳流量最高期之圖形特徵。

　　乳杯內低壓通常並非維持穩定狀態，在描述乳杯內低壓，乳杯殼內低壓及乳杯橡皮動作間之關係時，最好從沒有乳汁狀況開始，然後是有乳汁在乳杯之較複雜狀態，如此較為容易瞭解。

　　當乳杯以假乳頭塞著或當乳頭已無乳汁流出時，測定乳杯內之低壓每一周期均相當穩定，(圖3-28)，顯示低壓之狀態及乳杯橡皮之動作。

　　當乳杯橡皮張開及閉合，引起乳杯內容積之改變。因乳杯內無乳液，空氣出入於乳杯之阻力小，因此乳杯內之低壓相當穩定，(有些擠乳機製造商試圖降低乳杯內周期性低壓之不穩定，以期減少乳區相互間之感染，是沒意義的)。當乳杯張開，空氣自集乳座，經小乳管流到乳頭底下擴張之乳杯。若有一乳區藏有病原菌，而乳杯內之乳流很小或已經沒有之時，空氣自由出入於乳杯內，就容易引起相互感染。相互感染尤其容易在擠乳將結束時發生。每當:

1.乳杯張開及閉合時空氣移動之容量，超過小乳管之容量時。

2.乳杯橡皮容積增加之速率，超過集乳座氣孔引入之空氣速率。

　　圖3-28a 顯示乳杯室低壓開始下降後乳杯即很快地閉合，亦即當乳杯室之壓力稍較乳杯低壓為高時，乳杯橡皮早在乳杯室之低壓完全消失時就閉合。反之，乳杯橡皮張開，一直要等到乳杯室之低壓升到最高前才張開。乳杯橡皮達到張開一半或達到一半閉合所需之低壓，因不同的乳杯橡皮而有所不同。一般而言，乳杯橡皮兩邊之壓差達到5~15KPa(1.5~4.5吋汞柱)時就呈半閉合狀。減小乳杯橡皮之口徑，增加橡皮之厚度或使用較硬的材質，均增加所需壓差來閉合乳杯橡皮至兩邊的橡皮閉合。然而很奇怪，改變上述乳杯橡皮鬆緊度，對乳杯橡皮閉合所需的壓差沒多大的影響。

　　脈動室低壓之改變，上升或下降之曲線兩者均於開始改變時最快，開始因為壓差，空氣以最快之速度驅入脈動室或將脈動室之空氣排出，最後壓差降到零時則速度變慢。乳杯橡皮閉合之速度較張開之速度快。圖3-28a 所示，乳杯橡皮閉合時間約為0.02秒。閉合速度較乳杯張開速度快約3-4倍。

　　乳汁在流動時，乳杯之低壓會起伏得很猛烈，尤其是集乳座未設有氣孔時，如圖3-28b 所示，擠乳時集乳座沒氣孔，乳杯橡皮之運動造成很明顯很大的周期性之低壓起伏。圖3-28c ，集乳座設有氣孔時，在同樣的牛乳流速，周期性低壓之起伏就小很多。如圖3-28d所示，在擠乳完畢，乳流停止或(圖3-28a)乳杯以假乳頭塞著時，乳杯低壓幾乎沒起伏。

　　因為脈動引起激烈的低壓起伏與乳杯的許多特性有關，然而其特性是有一定的軌跡可循。乳杯低壓變化的特性，由乳杯橡皮閉合陷於運送途中乳汁裡的空氣被擠壓乳杯低壓下降。壓力的增加(低壓下降)最後將乳汁自乳杯排出，當乳杯橡皮忽然地成為完全閉合，乳汁急速地自乳杯排出可能導致低壓強烈地上升。當脈動室重新將空氣排除，輸送中的乳汁如同活塞在乳杯內產生很高的低壓，乳杯低壓將會增加，這種改變，視脈動周期之長短而導引乳汁流出的增加。

　　前述乳杯內低壓周期性之起伏，說明在一個脈動周期當乳杯充滿乳汁而阻隔所有之通道時，所發生一連串複雜的情況。當集乳座或小乳管中無氣孔時，乳杯多半會溢滿乳汁，原有之空氣及自乳頭漏進之空氣，很容易進入乳汁內並一齊移走，以這種方式在系統中消失之空氣，只有乳汁可以替代。集乳座之氣孔主要的作用是，減少乳汁回流到乳杯之量，如此可以大大地減少乳杯內低壓周期性地起伏。從(圖3-28b)與(3-28c)之比較可以看到。若乳杯之乳流非常順暢(即大口徑的乳管－路到集乳罐)，在出乳快速之牛隻，乳杯低壓周期性之起伏一般均小於10Kpa(３吋汞柱)。

　　本世紀長期以來大家都認為，要保持有效率的擠乳機，每一個脈動周期其乳杯橡皮必須完全張開或完全閉合。但到了1985年後，認為並非一定要如此。

　　當單向閥裝設在乳杯與集乳座間，而沒有外面的空氣被引入集乳座，通常讓乳杯橡皮張開的空氣不得經由集乳座到乳杯，因此，每一脈動周期乳杯橡皮並沒有完全張開，通常維持與乳頭接觸的閉合狀態。乳杯橡皮在這種有限的運動及沒有空氣引入的狀況下，擠乳時乳杯橡皮及小乳管內充滿了乳汁，由於傳導壓力到乳頭是透過液體(即乳汁)之緣故，這種嶄新的擠乳系統稱為「水力擠乳」。

　　當使用單向閥來達到水力擠乳時，在名義上稱為張開的乳杯橡皮內的低壓力是5-25KPa(1.5吋汞柱)較系統之低壓在這種方式下，使乳杯低壓升高的原動力是來自貯存於乳杯橡皮內，當前一脈動的閉合期，乳杯橡皮為恢復其原來的張開狀態，橡皮壁幫助「拉出較高的低壓」，這種現象，如同實驗室通常使用的試管注入器上端的球狀橡皮頭一樣的動作。

　　裝設單向閥時，乳杯內低壓周期性起伏之脈動超過兩倍，這種增加是水力擠乳無可避免的，如圖3-29 所測定資料。

　　若沒有空氣自單向閥或乳杯嘴進入乳杯內，那麼緩和乳杯內升起的低壓只有靠從乳頭流出的乳汁(圖3-29a)。從單向閥的下方，空氣自集乳座進入集乳杯內，抑制(減輕)周期性低壓變動(圖3-29b)但是低壓的起伏仍然遠大於傳統的乳杯串。(圖3-29c)當擠乳近尾聲乳流停止，乳杯在乳頭維持閉合，乳頭深深地被吸入乳杯橡皮，或乳杯橡皮以較高之張力作用於乳杯時，致空氣不得由乳杯嘴漏入，乳杯內最高低壓約在60KPa或18吋汞柱。(圖3-29c)當乳頭深深地被吸入乳杯內或乳杯橡皮以較高的張力裝於乳杯殼時,低壓力會增加10KPa或３吋汞柱。

　　將乳管之低壓調降到低於脈動室低壓時，對乳杯周期性低壓變動的幅度影響有限，(圖3-29d)。很明顯地，乳杯內低壓幾乎隨著脈動室低壓變動。脈動數及脈動吸鬆比會影響乳杯低壓周期性變動之幅度。當前一脈動周期乳杯橡皮有時間可以較完全地閉合時，到下一脈動周期乳杯內低壓隨著乳杯試圖張開而增強。

　　這節所使用的〝緊迫〞及〝拉緊〞之定義。緊迫是每單位面積所受之力量。拉緊為每單位長度的擴張，生物組織能彈性地伸展或因展開而變長。緊迫與拉緊發生在三度空間：

　　乳頭在張開的乳杯如同活塞在汽缸中，低壓使乳頭被吸入乳杯更深處，吸入乳杯之深度是依低壓度及乳頭周圍皮膚與乳杯橡皮接觸面積而有所影響。

　　當擠乳低壓在50Kpa(15吋汞柱)時，乳頭皮膚幾乎完全緊繃著，乳頭皮膚下縱向的纖維組織底層完全展開，它的長度較原來的增加70％(伸展率達0.7)，若再伸展10％它將會破裂。不可膨脹的纖維層寬約1.5mm，其內緣與乳頭中層混合在一齊。中層則是由許多血管，富有彈性的膠原質及平滑肌所組成，不像外面之纖維層，中層可以達到很大的變形。

　　乳頭在23毫米(0.9吋)口徑的乳杯橡皮及在50KPa(15吋汞柱)的真空壓下擠乳，乳頭皮膚及纖維層縱向所產生的拉力約為 200KPa(60吋汞柱)。從(圖3-30)可見，200KPa所造成的伸展率大約為0.65。然而，這並非表示乳頭皮膚將增加65％的長度。擠乳時大部分的乳頭可以擴張50％。

1.擠乳間隔期間乳房內壓上升，乳頭擴展一點，壓力與乳房內壓相等。

2.擠乳低壓所產生縱向拉力，擠乳時乳頭伸長是乳頭擠乳前後長度的差異。

3.乳頭皮膚縱向壓力，幾乎完全由皮膚及下層的纖維層所承受，有彈性及伸展性良好的中層及內層受到堅　　韌伸展性不良的皮膚及纖維層所保護。

　　縱向及周圍壓力的影響，成直角作用到乳頭尖端，真空壓力在50KPa(15吋汞柱)時，兩邊的拉力約為0.65的50％(約0.33)，因此乳頭尖端之直徑增加約33％。

　　乳頭溝是一個必需受到壓差的反應而擴張的組織。在乳杯橡皮內對乳頭皮膚的伸展力，使乳頭溝周圍的組織產生拉力，當擠乳低壓所產生的力量將乳頭溝拉開，乳頭尖端張開及膨脹的力量超過乳頭尖端生理上自然緊閉的力量，達到增加乳頭尖端直徑的30~35％時，就可將乳頭溝完全張開。

　　圖3.31　乳頭溝橫切面簡圖。請參考(Machine Milking and Lactation原圖)

　　雖然乳頭深入乳杯內之深度，對乳頭皮膚及乳頭尖端纖維組織層的縱向拉力無影響。但它明顯地影響中層及內層縱向的拉力，中層及內層的組織是高度地富有彈性及伸展性，因此乳頭伸入乳杯仍淺的時候，組織縱向的拉力很小。在擠乳早期乳頭有時可能移入乳杯較深處，這會造成乳汁流速突然增加(圖3-22b)。當乳頭移入乳杯較深處時，乳頭皮膚被張開的長度較大，因此中層及內層組織較有效地被展開，中層及內層組織縱向拉力增加的結果，乳頭溝完全地被拉開，故流速突然增加。

　　因為乳頭腔內的壓力較乳頭下之乳杯橡皮內之氣壓(擠乳低壓)高，乳汁自乳頭腔經過乳頭溝流出。由流量及流速同時測定顯示，擠乳最高流量期，乳頭溝直徑有效的張開約2毫米(0.08吋)。

　　最高流量期間，主要影響乳汁流速的因素，為乳頭溝的直徑及存在於乳頭溝間的壓差。將低壓從50降到40Kpa(15到20吋汞柱)，即降低20％，減少平均流量約15％，這種擠乳速率的下降主要是由於乳汁經過張開的乳頭溝的流速降低所致。從 8.5 米／秒在50KPa時到7.5米／秒在40KPa時(從28英尺／秒到25英尺／秒)，在此一範圍的低壓下，乳頭溝的有效直徑沒多大變化，當低壓在40KPa(12吋汞柱)時乳頭溝幾乎是完全張開的。

　　受到乳杯橡皮閉合之力量，乳頭尖端受擠壓使乳頭溝關閉。閉合的乳杯橡皮施予乳頭尖端比大氣壓高的壓力，乳頭因受到的壓力而壓縮。以施予的壓力乘受壓之面積，可以計算所施之壓力的大小。

　　當每一個脈動周期，乳杯橡皮在乳頭尖端周圍彎曲時，在乳頭尖端下方與閉合的乳杯橡皮間經常會有一小面積的空氣。造成乳杯橡皮末端沒有完全折疊這與低壓之供應有關，可從圖3-25 X光圖片1。(圖3-34 X光圖片44)看到小容積之空氣，這是瞭解施予乳頭尖端壓力來源及壓力大小的關鍵。所產生總壓力的大小，主要是從空氣面積之大小及乳杯橡皮與乳杯殼之間的壓力差來決定。增加乳杯橡皮的拉，使乳杯橡皮不容易在乳頭尖端周圍彎曲。結果，空氣的面積較大，施予之壓力差相對地也較高。

　　擠乳時乳杯橡皮於乳頭周圍之形狀可從X光照片中描繪出來。

　　圖3.32 閉合的乳杯橡皮沿著乳頭尖端彎曲之斷面簡圖。請參考(Machine Milking and Lactation原圖)

　　乳頭尖端下方，乳杯橡皮彎曲之圖形，是由於此一區域乳杯橡皮內外壓差的結果，因為乳頭下方之低壓已知道(乳杯低壓)。所以，我們可以估算造成乳杯橡皮在乳頭尖端彎曲，所需作用於乳頭之壓力。

　　上述乳杯橡皮施予乳頭尖端之壓力(p)可由比較乳杯橡皮沿乳頭彎曲之周圍及下方縱的曲線半徑之比率來計算。

　　在薄而軟的乳杯橡皮乳頭之X光圖片，乳杯橡皮之比率也許是1:15(r:R)如X光圖3.34之(47)，顯示壓力之負荷只有 3 或 4KPa(１吋汞柱)。相反地，厚的乳杯橡皮在高的拉力下，其比率可能達 1:2 如圖3-25 之相片(1)，顯示壓力之負荷約為25KPa(7.5吋汞柱)在擠乳低壓50KPa(15吋汞柱時)。

　　一般市面廣被使用的的乳杯橡皮，r:R 比被限定在1:5，因此這些乳杯所施予乳頭的壓力，將大約高於大氣壓力之10KPa (3吋汞柱)。

　　圖3-33以圖形來描述乳杯低壓及乳杯橡皮閉合乳頭尖端之形狀及大小所受之影響。

　　圖3-33 乳杯橡皮內的乳頭尖端，乳頭孔上方5毫米之橫切面圖。tc=乳頭溝：bv=血管：t=乳頭尖端：1=　　　乳杯橡皮。請參考。(Machine Milking and Lactation原圖)

　　乳杯低壓力之產生使乳頭尖端之直徑增加，乳頭尖端內之血管也受到膨張之壓力而開始充血(圖3-33)。當乳杯橡皮開始閉合，膨漲的乳頭尖端是扭曲的，乳流持續從膨漲而扭曲的乳頭溝流出，直到壓差足以將它關閉(圖3-33c)。隨之，乳杯橡皮內外之壓力差再增加，等於在靜脈血管施壓致使乳頭尖端之血管容量減少(圖3-33d)。

　　圖3-34 顯示一系列的X光素描圖，它是在不同的擠乳階段成對製作X光圖，先製作乳杯閉合期，經過若干脈動周期後再製作乳杯舒張期，單數的X光圖為乳杯舒張期，在擠乳進行中很明顯地呈現，乳頭外觀及乳流之改變。此試驗使用矽膠乳杯橡皮。

　　在X光片(43)很明顯地看出乳杯橡皮，受到乳頭自其內部表面的壓力而使乳杯橡皮明顯地擴大。如乳頭皮膚(乳頭壁)是薄的，相對的乳頭溝之容量較大且寬廣的連接到乳池，乳流從乳頭溝大量地流出，此時乳嘴之低壓很低。清楚顯示乳汁從乳頭流出之速率，與乳頭溝生理上的大小及低壓力差有關，這與觀察不同牛隻，乳頭溝之大小為影響最高出乳速率為主要原因之結果一致。

　　X 光片(45)，是在乳流速開始下降後第８個脈動週期所拍攝的，所有的特性已經改變，乳杯橡皮看起來很少膨脹，(顯示乳頭施予它的壓力很小)，乳流速率變低乳頭腔之容量也減少很多，因為接到乳池之通道受到阻礙，造成乳頭腔之壓力下降而致流速降低。乳頭及乳杯橡皮擴張緩和，乳頭與乳杯橡間之摩擦減少(乳頭已移入約20豪米或0.8吋，如乳頭及乳杯橡皮所作之記號所示)，流入乳頭之空氣阻力也較小，造成乳杯嘴之低壓上升。

　　其後的兩個階段，乳頭外觀的變化很小，而乳頭皮膚則繼續變厚，使乳頭腔變小，與乳頭相連的乳池通道也縮小。

　　由於乳房內壓降低，乳流速度在達到最高的流量後則急速下降，乳房內壓隨著流量期之結束，乳汁被移出而達到一個臨界值，臨界點發生於乳房內壓與乳頭基部靜脈血管壓力相等時。實際上，此一壓力大約等於大氣壓力。

　　圖3-34 以X光攝影追蹤擠乳的四個階段，每段攝取兩張，乳頭左邊的記號為擠乳前原來的10毫米距離之記號，乳杯橡皮左邊是每10毫米距離的記號及乳杯橡皮嘴室之低壓。左邊為正準備擠乳時，乳頭在乳杯的深度，乳頭皮膚之厚度以及乳杯橡皮嘴內室之低壓均與右邊有明顯之不同。請參考(Machine Milking and Lactation原圖)

　　X光片(44)之乳房內壓相當接近於大氣壓，乳流量改變是從乳杯上方乳頭基部與乳池之間開始，X光片(44)之乳杯上方之乳頭較X光片(42)顯得兩邊比較平行，同時乳頭之皮膚也較厚，兩者之變化使得乳房與乳頭腔之連接口慢慢變小，乳流因此下降。

　　當「排乳」發生，乳房內壓上升使靜脈血管部份呈閉合狀，由於乳頭腔及乳池粘膜層之靜脈血管呈閉合的緣故，乳頭皮膚及上層組織之伸展性很好，它們可以很容易膨脹。當乳房內壓下降，血管開始恢復其原形，血管橫切面變得更圓，開始將乳頭基部乳頭環狀組織封閉。最高流量之結束，並非因為乳房內剩餘乳汁量之多少所造成，一旦乳房內壓下降到差不多等於大氣壓時，限制乳流量之因素為乳汁從乳房之乳管系統流入乳池然後再流入乳頭腔之流量所決定。

　　在連續的5-10個脈動周期之後，主要由於血管恢復其膨脹狀態，以致乳頭腔上方之環狀組織關閉而結束最高乳流量，這一階段之順序包括：

(2)乳杯嘴腔低壓之上升，乳杯嘴室周期性低壓之起伏加大，同時乳頭腔內突然出現低壓。

(3)乳杯突然上移或下滑或是開始時有空氣自乳杯嘴吸入而呱呱作響。

　　乳杯嘴室低壓之開始起伏，是最高乳流量將結束的信號，當乳杯橡皮張開，因部份通往乳頭腔之通道被關閉。而造成乳杯嘴室容量短暫增加的反應，在最高流量期結束時，乳頭腔無法像乳杯橡皮張開之速度充填乳汁，結果因為乳杯橡皮與乳頭皮膚之磨擦減少，導致乳杯下滑或上爬。

　　乳頭腔壓隨著乳池內壓上升直到擠乳之最高乳流量結束，這是一個突然的變化。每一脈動周期當脈動室之空氣被吸出，乳頭腔呈現低壓，乳頭腔壓隨著脈動室低壓之周期變化昇高或下降，可達脈動室最高壓之50-75％。當乳池到乳頭腔之通道受到乳杯嘴周圍乳頭組織之阻礙(或完全阻斷)時，乳頭腔之壓力急速下降，乳頭腔壓下降是因為部份的乳汁經由乳頭溝被吸出，結果乳頭腔之容積稍微縮小，乳頭皮膚不再緊繃著。

　　一般認為乳頭腔低壓是低壓透過乳頭溝延伸結果，這是不正確的。乳頭皮膚之作用如同塑膠袋裝滿液體，皮膚越是沒繃緊，乳頭腔之壓力越是與乳杯內乳頭周圍的壓力相近。當乳杯橡皮閉合，主要的影響為乳杯嘴低壓及(或)是脈動室之壓力。當乳杯橡皮張開，主要影響為乳杯嘴低壓及(或)是乳杯低壓，在各種機械狀態下同時記錄乳頭腔及乳杯內特定部位之壓力，測定其間之相互關係，顯示乳頭腔低壓與乳杯嘴室內低壓非常相似。擠乳中低流量期，兩邊的壓力是互相依賴的，乳杯嘴低壓上升的特性，與牛乳流量突然下降及與乳頭增加深入乳杯之深度相符，這是由於從乳池自由流動到乳頭腔之牛乳受到阻礙的一種變化。

　　康乃爾大學研究乳杯取下時，乳頭逆向壓力之形成，當將集乳座上的低壓關閉，乳杯從乳頭開始滑下時，因為乳杯嘴向上移至使乳杯嘴室容積增加而乳杯嘴室之低壓短暫的升高。倘若這時乳池到乳頭腔之通道仍然不通，則乳頭腔之低壓可能短暫地超過正在衰減中的乳杯低壓，尤其是乳杯滑下時乳杯橡皮壁與乳頭尖端之間有摩擦力，當乳杯自乳頭取下，乳頭腔低壓立即消失，因為乳池通往乳頭腔之通道又開啟。

　　在很穩定的壓力狀態下測定乳頭與乳杯橡皮間的摩擦係數(μ)顯示乳杯橡皮的摩擦特性有很大的差別。測定乳頭及乳杯橡皮之摩擦係數μ=0.2-1.9之範圍時，大部份乳杯掉落之係數在0.5及1.0之間。例如輪胎與一般路面之摩擦係數μ=0.5，但在潮濕的路面其摩擦係數可能只有0.2。

　　乳頭與乳杯橡皮間之摩擦係數，因一般固體彈性的摩擦習性而異，也就是說，摩擦係數主要與附著力及部份形狀之改變有關。當乳頭軟組織的表面與比它硬的乳杯橡皮貼合在一起時，乳頭與乳杯橡皮周圍之摩擦力增加，因此增加實際的接觸面積，在乳杯剛套上的瞬間，乳杯比較不容易下滑或掉落。然而在最大的乳流量期開始結束時，當乳杯橡皮張開乳頭與乳杯間的摩擦力突然間下降，通常會沒有足夠的力量阻止乳杯往上爬或下滑。最大流量期的結束乳頭腔壓下降時，乳頭腔皮膚與乳杯橡皮周圍水平的摩擦力下降；即一旦乳頭腔呈現低壓力，乳杯嘴唇則變為摩擦力主要的部位。

　　當低流量，乳杯閉合時，乳杯嘴唇將該處的壓力施予乳頭皮膚，因此幫助該部位液體之移動。在下一脈動周期當乳杯橡皮張開，因乳杯嘴低壓上升乳杯嘴往下彎曲，受到彎曲的乳杯嘴唇其直徑稍微變大，在這種情況下乳池與乳頭腔緊縮的通道會有部份的再打開以便使乳汁流下。

　　X光圖3-34 顯示，使用機械收奶尾的乳杯與X光片(46)及(47)，當額外的重量施加予乳杯來收取殘乳，乳流立即從乳頭重新流出，收取殘乳時額外施予之重量，幫助將乳頭基部的組織再張開，將該區域的組織張開造成局部的、暫時的將乳池的通道重新開啟。最後乳房內壓下降使得靜脈血管再次膨脹而將乳汁的通道封閉。以壓力來控制乳汁之停止流出，是為了保護乳房嬌弱的泌乳腺體不致因體積或壓力過份的改變而受到傷害。

　　腫脹是水腫的前兆，擠乳低壓造成乳頭皮膚緊繃而誘使膨脹；

(2)血管組織週圍之可擴張的區域，例如淋巴管及特別的細胞組織區域，這種腫脹是由於血管流到特別的細
　胞組織之液體總量增加之緣故(組織變為水腫)，水腫的程度及持續時間，視擠乳之狀況及擠乳持續
　期間。

　　圖3-34 X光片(42)及(44)顯示，乳頭皮膚變厚不是出現在擠乳最高流量期間，而是在最高乳流開始下降及結束期前，此後乳頭腔之容積大約維持不變。但當乳頭組織之容量增加時，乳頭腔之容積則減少。腫脹的程度是以乳頭組織容積增加的百分率來計算，與X光片(43)比較，X光片(45)中之組織容積增加了20％，X光片(47)中增加45％，X光片(49)增加50％，這種變化，似乎是由於流入乳頭之乳汁開始受到阻礙，乳頭皮膚之血壓大大的高於乳頭腔之乳壓時而產生的，因此，在低流量期乳頭皮膚明顯的增厚。

　　從另一項X光圖片的研究中指出，從擠乳開始到擠乳之中期(最高流量期)，乳頭皮膚之厚度只有增加3％，其後於低流量期增加10％，另外10％是在過度擠乳時發生。在每次擠乳中，乳頭皮膚腫脹與水腫反應到乳頭皮膚之厚度，總的來說大約增加20-30％。

　　自從1950年 Ardran, Clough 及 Dodd 等人發展的X-光電影研究，乳杯的動作已很清楚地浮現出來。1960年中期 Witzel 及 McDonald第一位測定乳頭腔及乳池內低壓。1970年後期 Thompson 第一位測定乳杯橡皮閉合時所施予乳頭之壓力，根據很多的研究及現場經驗，擠乳機影響擠乳特性或對乳頭之影響，可以依上述之研究來解釋或預估。

　　最高流量隨著低壓的提高而遂漸增加，然而伴隨著高低壓而來的問題為殘乳產量顯著增加(即無法於正常擠乳將乳房之乳汁完全擠出，須依賴施壓於乳杯等收取殘乳之作業，方可將殘留於乳房內之乳汁擠出)(圖3-35)，同時增加乳頭嘴表面角化過度症，並促使機械誘發的腫脹與水腫更為嚴重。

　　乳杯橡皮口徑及擠乳低壓，對乳頭皮膚產生直接的影響，將擠乳低壓提高至超過50KPa(15吋汞柱)沒什麼好處，例如，增加擠乳低壓50％，將增加乳頭皮膚的緊迫從200至300KPa(40-60吋汞柱)，造成對乳頭皮膚上皮細胞的傷害，然而較高的低壓對增加乳頭溝張開的直徑的影響有限，只有0.65至0.68。

　　低配管或桶式擠乳機，對個別牛隻之擠乳速率，高於高配管擠乳機。最高流量期，乳杯低壓下降之主要原因為水之壓力，低配管低壓在40KPa(12吋汞柱)下擠乳，機械所引發的腫脹及水腫較少。

圖3-35 低壓之大小影響最高乳流量(實線)及殘乳量(虛線)。請參考 (Machine Milking and Lactation 原圖)

　　詳細比較『高』和『低』的周期性低壓起伏，並配合乳汁爬升所造成低壓力的下降，顯示對擠乳特性沒有實質的影響。主要關注於低壓的穩定對乳房炎之影響，乳杯內低壓起伏可能直接導致細菌的侵入，乳杯以外低壓起伏對乳房炎比較沒有影響。

　　以下四種方法，可以減少因低壓起伏(不穩定)而引發乳房炎。

˙降低周期性之起伏。集乳座之氣孔明顯減少低壓之起伏，有了入氣孔後，增加短乳管之口徑對降低低壓
　之起伏有很大的助益；一旦增加小乳管口徑來降低乳杯內與集乳座之間的壓差後，集乳座之容量則不很
　重要。由於乳杯橡皮張開與閉合造成容積的改變而形成周期性的起伏，當乳杯的脈動是成對的進行(
　非四個乳杯同時進行)，可減少容積的改變或乳頭深入乳杯內，明顯地降低低壓的起伏。

˙減少空氣突然進入乳杯以降低低壓之起伏。例如改善集乳座的自動斷氣閥或改善乳杯橡皮之設計以減少　　乳杯之下滑。

˙減少或去除影響重大的低壓不穩定。例如集乳座乳之入口裝設單向閥或使用四個分房各自獨立之集乳座。

˙擠乳末期輕輕地將乳杯取下。取下前先將低壓關閉，讓乳杯慢慢脫離乳頭是一個很好的方法。乳杯自動　　脫落器確實可以達到此項步驟。

　　Smith與Peterson最早證明將吸乳期延長可以增加擠乳速度。增加脈動數也可以增加擠乳速度，雖然一些結果尚未有結論。在圖 3-26已證明各種不同的脈動比及脈動數對提高出乳量之影響。試驗證明將吸乳期延長80％，因在這麼寬的吸鬆比乳杯橡皮閉合時在程度上或在時間上，對乳頭施予之壓力不足造成最高出乳量之下降。

　　脈動比之設定，每一脈動周期，至少須有15％或150毫秒ms之時間讓脈動室恢復到大氣壓(即是乳杯橡皮閉合期)，以幫助克服擠乳低壓所引起乳頭的腫脹問題。

　　交替脈動(前後或左右乳杯交替進行舒張或閉合之動作)與同步脈動，一直是被爭論的話題，數以萬計的牛隻使用以上兩種系統均有很好的結果。但經過試驗研究以及現場的經驗，總體而言還是認為以交替式脈動較為理想。

　　增加乳杯重量主要為減少積留於乳房內之殘乳，這種效果如圖3-36 顯示，乳杯有效之重量大約在1.5-3.5公斤之間。然而增加乳杯之重量，伴隨而來的是乳杯比較容易下滑或掉落。

　　有些製造廠將有關的重量放在乳杯上，但有些製造廠將大部份的重量放在集乳座上，當大多將重量放在集乳座時，重量之分佈則高度依賴，乳房之形狀及長乳管或長脈動管對集乳座位置之影響，大部分集乳座的重量均施於前乳房，因此大部分重量應放在乳杯上較理想，如此才能將重量平均地分佈到四個乳頭上。

　許多研究指出，乳杯橡皮之設計，較擠乳機任何因素對擠乳之特性具有更深遠的影響。研究指出使用不同類形之乳杯橡皮，對殘乳之影響，差異可達6倍，對乳杯下滑達8倍，對擠乳時間的差異達33％，可說是影響非常廣泛(O'Shea et al. 1983)。

　　使用「窄口徑」軟乳杯嘴唇之乳杯橡皮，可以降低機械所引發的腫脹及水腫。窄口徑乳杯橡皮可以限制施予乳頭皮膚擴展的壓力，而限制了乳頭腫脹之程度。所謂「窄口徑」之乳杯橡皮，其內徑至少比牛群乳頭平均之直徑小１公釐，應於擠乳直前測量。

　　1980年至1990年間，機械因素影響乳頭及乳頭溝健康之因素，有了許多的研究及瞭解。例如超高壓力負荷，乳杯低壓過高造成乳頭開口處不正常如角化過度症(Hyperkeratosis)，壓力負荷超過乳頭尖端內部動脈平均血壓時，則可能使組織暴露於不利的壓力中，較大的乳頭，乳杯橡皮閉合時須彎得更多，而且乳頭尖端沒接觸到乳杯橡皮的面積也較大，因此承受之壓力也較大。總言之，小而尖的乳頭所承受的壓力比較低，但壓力是由較小面積的乳頭尖端所承受，因此乳頭尖端周圍的壓力可能比大的或是較圓的乳頭為高。

　　圖3-37顯示由一個簡單而有效的試驗測量乳頭厚度之變化，證據顯示，雖因增加低壓力強度而縮短擠乳時間，增加低壓力強度會增加乳頭的厚度，。在此一試驗中，以各種脈動數測試，當脈動數增加到60次／分鐘時，機械所引發的腫脹及水腫降低。小牛吸乳前、後，乳頭厚度平均減少14％，大部分的乳頭於吸乳15分鐘後恢復其正常的厚度。

─脈動測定記錄之d期(乳杯橡皮完全閉合期)至少佔脈動週期的15％或150毫秒。

─使用窄口徑乳杯橡皮(口徑較牛群擠乳直前乳頭平均直徑小1-2釐米)，乳杯橡皮應以適當之鬆緊度套裝於乳杯殼中、要有相當軟的乳嘴及足夠的長度以便在整個擠乳過程中乳杯橡皮在乳頭下，得以作周期性完全的閉合。

─不超過50Kpa(15吋汞柱)，最好在40Kpa(12吋汞柱)，以減少擠乳時對乳頭的緊迫及改變乳頭的厚度。

─最高流量期結束後，緊繃的壓迫所造成腫脹及水腫明顯的提高。因為在那一個階段乳頭腔壓迅速的下降，因此從機械的設定，快速地擠乳使用較低的壓力(30-40KPa或9-12吋汞柱)或脈動吸鬆比在50％將可降低乳頭組織水腫的程度。

圖3-37 在3種不同的低壓力及3種不同的脈動數，乳頭尖端厚度變化之百分比(與擠乳前乳頭厚度之關係)。請參考(Machine Milking and Lactation原圖)

　　除非經過全盤之評估，低壓管之管徑不得任意加大，超過推薦之管徑其容量增加，可能導致低壓力下降後回升之速度緩慢。

　　上表所列之管徑，主要依一般主低壓供應管之長度及管徑大小而定，若主低壓管長度超過50呎，在可能範圍內盡量避免使用過多的彎頭及迴轉，太多的彎頭會降低空氣在管內之流速。根據泵之排氣量，以此表來估算主低壓管前端與後端低壓力之損失及可接受之管徑。

　　液體在乳管流動可分為「分層流動」(Stratified flow)，當乳汁在乳管下層流動，空氣可以在乳汁上面連續無阻地流動。另一種為「水栓式流動」(Slug flow)，當間歇性之撞擊使乳汁充滿整個乳管造成「水栓式流動」。

　　擠乳時為使乳杯得到合理而穩定之低壓供應，分層流動較為理想。撞擊式流動往往造成擠乳低壓短暫下降超過2 kpa。低壓短暫的下降與偶而發生(水栓式)流動狀況有關。雖然如此，它與擠乳功能、乳房炎、體細胞數、生乳品質，有輕微或沒有影響。

　　因為水栓流動造成低壓短暫下降，乳管內低壓急速下降，造成低壓不穩定，但當乳栓流入集乳罐後，低壓很快恢復正常。

　　乳管直徑大小之設計，基本上是為在擠高產乳牛時，乳流維持分層流動的狀況，而不形成水栓流動。

　　增加乳管之斜度，可以明顯地減少水栓式流動的危險，降低管內乳汁運送時液面的高度，因而增加乳管運送乳汁之功能。

　　空氣突然大量地進入乳管，會使分層流動變成水栓式流動。空氣突然大量進入之原因為：乳杯下滑或掉落；套乳杯或取下乳杯時沒有防止空氣大量吸入系統；乳管直徑太小，經常造成水栓式流動。

　　乳管每一邊可裝擠乳器之組數是依，高產牛之最高乳流量每分鐘5.5公升、每組擠乳器自集乳座之氣孔每分鐘引入10～20公升空氣、套乳杯時每組擠乳器每分鐘引入100公升之空氣計算而得。詳如下表。

傾　斜　度％
乳管之直徑	0.5	0.8	1.0	1.2	1.5	2.0
48毫米(2吋)	2	3	3	4	4	5
60毫米(2.5吋)	4	5	6	7	8	10
73毫米(3吋)	6	9	10	13	16	24
98毫米(4吋)	21	(28)	(32)	(35)	(38)	(43)

　　乳管的安裝，須有迴路及傾斜度、有迴路之乳管，可讓空氣向兩方向流，並使管道受到適當之清洗。有傾斜的管道有助擠乳時乳液流向集乳罐，清洗後有助管道內之水滴乾，乳管之傾斜度，每10呎至少有1吋之斜度，斜向集乳罐，乳管不應有升起之處，因為上升的乳管會使低壓力下降，造成擠乳系統內低壓起伏不穩定。

　　乳管上牛乳之入口應安在乳管上方1/3處，以避免乳液進入乳管時造成阻礙，以上所列舉之方法是可防止低壓力之起伏不穩，並可生產最高品質之生乳。

　　當脈動器移走乳杯橡皮與乳杯殼間(脈動室)之空氣時，脈動管應有足夠的容積讓空氣擴張。每當脈動器跳動造成脈動管產生震波，倘若脈動管無法達到所安裝脈動器數量所需之管徑時，每一脈動週期脈動管將會產生1-2吋之起伏，此一低壓的起伏，可能造成低壓控制閥跟著起伏，而影響全系統低壓之穩定。脈動管之管徑必需足以維持低壓的變化不得超過1吋汞柱。

　　脈動管安裝為環狀可以防止管路末端任何大的低壓變化，管道會有濕氣及乳汁之進入，安裝時應考慮到便於清洗，脈動管之安裝有需要時可以升起，但必須注意排水，為此可裝自動滴水閥。

　　脈動管大多是PVC管，安裝時須注意支撐架，應防止管子下垂形成「口袋」，依管徑之大小或管壁之厚薄，每4到10呎應設一支撐點，管道之斜度至少0.5~1％，以利濕氣或意外進入乳汁之自動排出。

脈動管之管徑是依第一個到最後一個脈動器之間之平均距離計算而得。計算管之大小，首先得計算管道之容積，當知道第一到最後脈動器間管道之容積，然後可以計算經脈動器之氣孔，每分鐘交換管道內空氣的次數，此一容積空氣的交換，建議每分鐘應在10~15次，可利用以下之公式計算容積。

　　管道容量計算後，計算空氣進入脈動器之量，一般而言，脈動器入氣量最多不超過3立方呎，若該脈動管裝了6個脈動器，每一脈動器之入氣量為3立方英呎，總計18立方呎之空氣進入該系統，計算管道空氣量之交換次數，以管道之容積除以總入氣量。

　　由答案顯示，該脈動管之容積，每分鐘需要更換20.7次才能達到6組脈動器之跳動，此一數字已超過前述之建議10～15次／分鐘。在現有的系統，若脈動管低壓之起伏在1吋之內，則該脈動管不一定需要更換。因為許多因素會影響系統之功能，管徑只是其中之一項，安裝也是關鍵的因素，安裝前必須仔細規劃與研究。

　　乳杯是擠乳系統的焦點，乳杯橡皮是擠乳機唯一與生物體(乳頭)直接接觸之部位。

　　乳杯橡皮之動作使乳汁移動並舒解乳頭的腫脹，此一動作是擠乳系統所有部門共同運作之結果，乳頭尖端及乳頭皮膚形成的水腫及腫脹，是乳杯橡皮為何需要有按摩動作的原因。

　　研究顯示，乳頭孔徑因水腫及腫脹而變小，這是造成乳流速度減緩的原因。這種現象發生在擠乳期乳汁開始流出後的1/2……1秒鐘，乳頭溝因腫脹而變小達1/3。脈動器的目的是為了促進乳杯之脈動室低壓與大氣壓之更換，低壓與大氣壓於脈動室相互變換的結果，造成擠乳所需的乳杯橡皮閉合與舒張之按摩作用。

　　脈動室的壓力更換，使乳杯橡皮在脈動周期內舒張與閉合而達到按摩作用。每一脈動周期包括四個階段：a)張開期(Opening phase)低壓上升；b)舒張期(Open phase)達到最高低壓；c)關閉期(Closing phase)低壓下降；d)閉合期(Closed phase)零低壓。一個完整的脈動周期共有四個階段。b段至少要達到整個周期的30％，d段至少要達到整個周期的15％或160毫秒。

　　每分鐘完成的脈動周期數稱之為脈動數(Pulsation rate)，例如脈動數60，意指每１分鐘內乳杯完成60次舒張與閉合之動作。也就是每秒鐘乳杯完成一次開與閉之動作或每秒鐘完成上述四階段之動作。

　　脈動吸鬆比(Pulsation ratio)，是指每一脈動周期，吸乳期與按摩期所佔之比例，基本上此一百分比即，乳杯張開及維持張開(擠乳期)所消耗之時間與乳杯關閉及維持閉合所消耗時間之比。例如60/40之吸乳／按摩比，其意為乳杯橡皮張開及維持張開之時間佔整個脈動周期60％，乳杯橡皮關閉與維持閉合之時間佔整個脈動周期40％。也可以說脈動數每分鐘60次。每次有60％之時間乳杯橡皮是舒張，而40％之時間乳杯橡皮是閉合的。

　　建議脈動數應設定在每分鐘50～60次之範圍內，理由如前所述，乳頭腫脹與水腫是發生於每一脈動周期，吸乳期開始的1/2～1秒鐘，設定脈動數50～60次的原因，是讓每一乳流開始,乳杯橡皮有0.5～0.6秒的按摩時間，如此可以防止乳頭腫脹，並使乳流達到最高之流速。

　　研究顯示，脈動室至少要有0.15秒(150毫秒)是在大氣壓的狀態以達到按摩的效果。這是非常重要的，若脈動室引入大氣壓未達上述之時間，乳杯橡皮將無法提供乳頭足夠的壓縮力，而在下一吸乳期很快地發生腫脹的現象。研究指出，這可能是機械引發乳房炎的原因。　

　　脈動吸鬆比(Pulsation Ratio)通常被引述為擠乳期與按摩期之比，例如(50：50或60：40)。此為低壓建立及達到最高低壓期 (a+b)與低壓下降及達到最低壓期(c+d)之比。

在60：40的脈動比中，乳杯在脈動周期中60％是張開40％是閉合簡單而被國際所接受的敘述法為

　　擠乳時，寬的脈動比(65：35)較狹窄的脈動比(50：50)稍快，因為在每一脈動周期乳杯張開的百分比較大，脈動比通常設定在50：50或60：40。不得超過 >70：30，一個脈動周期a：b：c：d之比為10：50：20：20是廣被接受且安全、舒適、效率高的脈動比。

　　脈動數(Pulsation rate)為１分鐘內完成的脈動周期數。50～60次／分為廣被接受的脈動數。

　　擠乳系統中脈動器之選擇有幾項考慮因素，脈動系統之運作及其動作方式會影響整個擠乳系統的運作與功能，脈動器可依電力或低壓作為動源，或兩者交互運用，或兩者同時都使用。

　　目前市面上大部份脈動系統是由電力來運作，電子脈動器是電力直接供應脈動器或由主脈動器控制，電子脈動系統之好處是脈動數及吸鬆比穩定、易操作少維修(圖3-41)。

圖3-44 電子式脈動器及主脈動控制器。請參考(Alfa Laral Agri 原圖)

　　氣動式脈動器是靠低壓作為動源，每一脈動器單獨由低壓及空氣控制其運作。當脈動器磨損或骯髒，脈動數及吸鬆比即受到影響，擠乳開始每頭牛將受不同脈動器之脈動數吸鬆比的影響，維修之費用也因此型脈動器易骯髒、磨損之影響而增加(圖3-42)。

　　脈動系統之動作，可以是同時進行或交替進行。同時進行者為周期性壓力曲線，同時在四個乳杯之脈動室內發生。交替進行之脈動則是周期性之低壓，只發生於兩組乳杯之脈動室內，也就是說當兩組乳杯橡皮舒張另兩組閉合，而非如同時進行之脈動。交替之脈動可以減少因容量突然之改變而降低周期性低壓之起伏。通常交替脈動是前後乳房交替動作，其優點為，可依需要調整前後乳區之吸鬆比。

　　在容量小的擠乳系統，交替動作之脈動器，有助於前述乳杯舒張與閉合所產生周期性低壓起伏。交替動作之脈動器為兩組乳杯舒張，其餘兩組則是閉合，乳杯舒張與閉合是脈動室內低壓變為大氣壓的結果，兩組交替更換低壓或大氣壓，較四組同時更換可以減少變換時之空氣容量，因此減少低壓之起伏。交替動作之脈動，可以左右交替或前後交替動作，如前述，前後交替之脈動，可依需要調整前後不同之吸鬆比，而左右交替之脈動，則無法調整前後不同之吸鬆比。

　　同時動作之脈動器價格較便宜，雖然四組乳杯之脈動室週期性同時變換空氣或低壓，其所產生的低壓起伏在大容量的擠乳系統影響不大，但容量小之擠乳系統，則必須考慮低壓起伏之問題。

　　檢查與保養，對延長機器之使用年限，增加機器效率，及降低故障的發生率均非常重要。尤其是擠乳機，任何一項機件故障或失靈，都可能傷害到牛隻乳房，影響牛乳產量。擠乳機故障嚴重致無法使用，一大群牛隻從機器擠乳突然改以手擠乳時，導致乳量降低，飼養程序擾亂，工作人員苦不堪言，這是一種災難，應盡量設法避免。

　　為達到機器的最高效能，及將機器可能影響乳房健康的因素降到最低程度。必須注意平常的檢查與保養，或按照廠商供給的保養手冊保養。

　　選購擠乳機時，不應只考慮價格的問題，而應注意擠乳機之品質、性能，以及廠商售後服務品質，零件之供應是否充足、快速。

(一)檢查保養　　Ｏ－擠乳操作人員　　　　Ｓ－廠商或服務人員

	桶式　配管式
1.每次擠乳後：
(1)檢查橡皮用具有無破孔、損壞。乳杯殼與乳杯橡皮間有沒有水。	Ｏ　　Ｏ
(2)確定脈動器性能良好，檢查集乳座之氣孔是否被阻塞。	Ｏ　　Ｏ
(3)檢查低壓錶，低壓是否在正常範圍。	Ｏ　　Ｏ
(4)檢查低壓幫浦的皮帶鬆緊度及油的供應情形。	Ｏ　　Ｏ
(5)更換牛奶濾紙。	Ｏ　　Ｏ
(6)檢查搾乳機所有接頭有沒有漏氣。	Ｏ　　Ｏ
(7)適當調配清潔劑及消毒液備用。	Ｏ　　Ｏ
2.每使用50小時之檢查及保養：
(1)清洗低壓控制閥之氣孔及滴水閥。	Ｏ　　Ｏ
(2)洗淨所有脈動橡皮管。	Ｏ　　Ｏ
(3)低壓幫浦油壺加油，檢查皮帶的鬆緊度。	Ｏ　　Ｏ
3.每使用250小時檢查保養(約6～7週)：
(1)檢查擠乳杯、集乳座、乳管，並澈底清洗。	Ｏ　　Ｏ
(2)檢查有無漏氣。	Ｏ　　Ｏ
(3)檢查脈動器跳動是否正常。	Ｏ　　Ｏ
(4)將脈動器之氣孔清洗。	Ｏ　　Ｏ
(5)檢查所有的滴水閥並清洗之。	Ｏ　　Ｏ
(6)將低壓控制閥拆下擦乾淨、清洗氣孔。	Ｏ　　Ｏ
(7)檢查幫浦油的供應情形。	Ｏ　　Ｏ
4.每使用500小時檢查及保養(3～4個月)：
(1)檢查循環清洗系統之作業、水流速度、水溫。	Ｏ　　Ｏ
(2)檢查平衡箱之滴水閥之密封情形。	Ｓ　　Ｓ
(3)檢查乳杯自動脫落器之各項性能。	Ｓ　　Ｓ
(4)清洗低壓管道。	Ｏ　　Ｓ
5.每使用1250小時檢查及保養(約8～10個月)：
(1)檢查所有墊片。	Ｓ
(2)檢查脈動器性能、測脈動曲線、確定脈動比是否正常。	Ｓ　　Ｓ
(3)清洗低壓管道。	Ｏ　　Ｓ
(4)檢查清洗系統之電路及接點。	Ｓ　　Ｓ
(5)檢查低壓幫浦供油情形，並拆下清理。	Ｓ　　Ｓ
(6)檢查低壓幫浦性能。	Ｓ　　Ｓ
(7)檢查低壓是否充足(包含幫浦能量、管道、搾乳器等消耗
低壓量是否正確)。	Ｓ　　Ｓ
6.每使用2500小時檢查及保養：
(1)來查所有的活塞、墊片、Ｏ形環、橡皮器具、有裂痕或有
孔者均予更新。	Ｓ　　Ｓ
(2)齒輪部份添加潤滑油。	Ｏ　　Ｓ
(3)檢查搾乳機低壓之穩定性。	Ｓ　　Ｏ
(4)更換低壓幫浦皮帶。	Ｓ　　Ｓ
(5)乳杯自動脫落器、拆開、檢查其彈簧等零件，並點油。	Ｓ　　Ｓ
(6)檢查集乳座之橡皮活門。	Ｓ　　Ｓ
7.每使用5,000小時檢查及保養：
(1)檢查、調整、幫浦馬達、定時開關、搾乳器、乳杯自動脫
落器、貯乳槽清洗系統。	Ｓ　　Ｓ
(2)更換有裂痕的橡皮圈、橡皮管、墊片、Ｏ形環、有問題的彈簧。	Ｓ　　Ｓ
(3)澈底清洗、整套搾乳系統。	Ｓ　　Ｓ
(4)檢查輸乳管及低壓管道的斜度。	Ｓ　　Ｓ

問　　題	可能原因	排除方法
1.低壓不足	(1)低壓幫浦太小	更　　換。
或不穩定	(2)管道阻塞	每個月以鹼液清洗。
	(3)低壓控制閥不潔	清　　洗。
	(4)皮帶損壞	更　　換。
	(5)幫浦損壞	修理或更換。
	(6)漏氣	將接頭上緊、修理、或更換橡皮墊片。
	(7)低壓管道破孔	更　　換。
	(8)低壓幫埔轉速太慢	請服務人員檢查電壓及飛輪之大小。
	(9)低壓管或乳管太小	更　　換。
	(10)使用太多組擠乳器	減少擠乳器、或更換較大的擠乳系統。
2.低壓太高	(1)低壓控制閥不清潔、油脂粘著	清　　洗。
	(2)低壓控制閥故障	送修或更換。
3.脈動太快	(1)調整不當	按廠家規定之速度調整。
或太慢	(2)低壓太高或太低	調整低壓至規定之範圍。
	(3)脈動器不潔	至少每２－３個月清洗一次。
	(4)脈動器損壞	修理或更換。
4.乳杯橡皮	(1)膨脹、裂痕、有孔	整組四個乳杯橡皮一齊更換。
		建議使用800~1000次更換。
	(2)內壁粗糙	徹底清洗、消毒。
5.乳杯掉落	(1)管道之接頭漏氣。	轉緊管道之接頭、更換或調整墊片、或是更換橡皮管。
	(2)氣孔阻塞	經常清洗。
	(3)低壓不足	測定後增加低壓泵。
	(4)乳頭潮濕	乳杯套上前徹底將乳頭擦乾。
6.擠乳太慢	(1)乳杯橡皮超過使用時限、膨脹有裂痕或有孔。	更換。
	(2)低壓橡皮管有孔	更換。
	(3)氣孔阻塞	清洗。
	(4)低壓不足	更換容量較大的低壓泵。
	(5)脈動器不良	清洗、保養或更換。
7.乳管清洗	(1)熱水溫度太低	檢查熱水器及水壓。
不良	(2)清潔劑稀釋濃度太低	調整清潔劑濃度，使用食品清潔劑。
	(3)用錯清潔劑種類	使用廠家指定或服務指導人員推荐的清潔劑，並按說明書規定使用。

本測試而使用風量計(Aitflow meter)，並需在通往真空泵浦之主低壓管路上安裝一測試口(Test port)，此測試口如3-43圖所示，其管徑必須等於或大於真空泵浦進氣管之直徑。亦可加裝水銀壓力計，以作為精確量測壓力之參考。

　　先將擠乳機啟動，將空氣流量計接至靠近真空泵浦端之主低壓管上之測試口，將空氣流量打開，再打開低壓調整器及空氣閥。其後關閉空氣流量計，啟動真空泵浦，檢查空氣流量計之真空度或汞柱高並與安裝流量計，啟動真空表顯示值比較。

　　停止真空泵浦，關閉空氣閥，次將風量計完全打開，再啟動真空泵浦，調整風量計至使其真空計壓力讀數達15吋汞枉(5IKPa)，記錄空氣流量。

　　打開空氣閥，將低壓控制閥拆除或關閉且不接脈動系統，調整風量計致使其真空計之壓力達15吋汞柱(5IKPa)，記錄空氣流量。本空氣流量與前項真空泵浦容量之空氣流量之差即為本擠乳系統之氣漏量。

　　將脈動器及乳杯串在操作位置，當風量計調整至15吋汞柱(5IKPa)時，記錄其風量，此數值與上述第 (３) 項擠乳系統於15吋汞柱(51KPa)時所記錄風量之差即為本乳杯組之耗氣量。

　　每六至八組乳杯組中，任取一組乳杯組並倒掛，將該組開關打開，使最大空氣量進入本系統。調整風量計使壓力讀數為 15吋汞柱(51KPa)，記錄空氣流量。本空氣流量與前項乳杯組之耗氣量之空氣流量之差即為乳杯掉落所需之低壓空氣量。

　　恢復調整器使在操作狀態，將安裝於主空氣管路試口上之風量計完全關閉，當系統達運轉低壓時，以140公升至280公升之變化量，逐漸打開風量計，並記錄每一變化量下之低壓變化。

　　本測定在測試真空泵浦空量能否合理處理乳杯掉落所需之低壓。測定時，首先快速將相當於前述第(５)項乳杯掉落所需之低壓空氣量導入本系統，然後快速將風口關閉，並記錄最小及最大壓值。

(1)脈動器之吸鬆比係測定吸乳期及按摩期所耗時間之比，亦即吸乳期與按摩期之比，由脈動記錄器測之。

(2)脈動數為測定脈動器每分鐘脈動週期之次數，由脈動記錄器測之。

最高流量	5.5公升/分/頭
固定　進氣量(氣孔)	10-20公升/分/頭
短暫　進氣量(套乳杯)	100公升/分/頭

項　　　目	時間	壓差(KPa)	吋汞柱
吸乳期
乳杯開始張開	0	33	10
乳汁開始流出	0.03	14	4
乳頭下方乳杯橡皮分開	0.04	9	3
乳杯橡皮半開	0.06	7	2
乳杯橡皮全開	0.11	2	0.5
按摩期
乳杯開始閉合	0	5	1.5
乳杯橡皮半閉	0.02	17	5
乳頭下方之乳杯橡皮壁接觸	0.03	23	7
乳汁停止流出	0.04	33	10
乳杯橡皮完全閉合	0.08	46	14

圓周×半徑² ──────\	×長度＝管道之容積
144

18立方 ──────	＝ 20.7次/分鐘
0.87立方呎

脈動比＝	(a+b)×100
	a+b+c+d)