Autofeed: Automazione dell’alimentazione per gli allevamenti bovini della Lombardia

La tecnica unifeed nota anche come TMR (total mixed ration) è un metodo di alimentazione delle bovine che combina prodotti diversi (foraggi, cereali, mangimi proteici, minerali, vitamine, additivi,…) in un’unica miscela. Con questa tecnica:

• I singoli componenti vengono pesati in modo da ottenere razioni corrispondenti ai fabbisogni energetici e nutrizionali delle bovine, stimati in base al loro stato fisiologico e produttivo;
• Tutti gli ingredienti vengono accuratamente miscelati tra loro in modo da limitare la possibilità che gli animali scelgano quelli più appetibili e, quindi, garantire che ogni boccone ingerito contenga tutti gli alimenti secondo gli apporti stabiliti dalla razione teorica;
• La razione è il più possibile costante durante l'anno in termini di presenza di foraggi, quindi deve essere basata su foraggi conservati (fieni e insilati) e non sull'alternanza tra foraggi verdi (primavera-estate) e foraggi conservati (autunno-inverno);
• Gli animali vengono divisi in gruppi omogenei per esigenze fisiologiche e livello produttivo;  
• Vi è un certo livello di meccanizzazione in cui il carro (trincia) miscelatore costituisce il dispositivo principale.

Tuttavia questo sistema talvolta presenta alcune criticità:

• Soddisfa i fabbisogni nutrizionali della «vacca media»;  
• Accetta che ci siano animali sovra- o sottoalimentati all’interno dello stesso gruppo;
• Si basa sul «residuo in mangiatoia» (6-8%) per valutare la giusta quantità distribuita;
• Sono potenzialmente soggette a selezione variando nella loro composizione chimico - fisica nel corso del periodo di disponibilità in mangiatoia;
• Il limitato numero di distribuzioni (una o due al giorno) spinge le bovine ad assumere rapidamente circa il 30% della quantità giornaliera di alimento entro le prime 3 ore dalla distribuzione, attivando un’evidente competizione in mangiatoia;
• i diversi componenti usati per preparare la razione possono subire variazioni del contenuto di umidità durante la conservazione (tipo di stoccaggio, condizioni meteo) che possono condizionare l’ingestione complessiva di sostanza secca e la produzione di latte;
• fortemente soggetto ad errori gestionali (personale, attrezzature, tarature, ecc.).

Allo scopo di ovviare alle criticità descritte in precedenza, il progetto ha permesso di sviluppare un carro trincia -miscelatore semovente innovativo per la preparazione e distribuzione assistite della razione unifeed (TMR) alle bovine da latte. Il termine "assistite" rappresenta la parola chiave del progetto e si riferisce alla realizzazione di un "sistema carro" che integri diversi sottosistemi sensoristici di controllo in grado, sia di assistere l'operatore nelle fasi di preparazione e distribuzione della razione, sia di fornire all'agricoltore uno strumento per valutare l'efficienza tecnico-economica del processo.

In particolare i processi di automazione riguardano la sensoristica che può essere applicata al carro miscelatore automatizzando i processi di spinta del foraggio oppure automatizzando tutto il processo di preparazione della razione con sistemi chiamati AFS (Automatyc Feeding System). 

Partendo dalla sensoristica applicata al carro, questa lavora attraverso un sistema di scansione NIR, applicato sulla presa di carico del carro miscelatore. Si tratta di un kit costituito da un analizzatore Nir, un software di gestione dell’alimentazione e un indicatore di peso, che permette l’aggiustamento in tempo reale del peso degli ingredienti che vengono caricati nella tramoggia del carro miscelatore, per mantenere costante la composizione del proprio unifeed. Il sistema si basa sulle analisi Nir effettuate dal sensore posto sulla testata di fresatura del carro: esso rileva, in maniera variabile a seconda dell’alimento considerato, parametri quali umidità, proteina grezza, fibra Adf e Ndf, amido, ceneri ed estratto etereo ad ogni fresata realizzata. Poiché il contenuto in nutrienti di un alimento è tipicamente espresso in percentuale sulla sostanza secca, misurando le quantità effettive di sostanza secca caricate per ciascun ingrediente della razione è possibile monitorare le quantità reali di nutrienti che stanno formando la miscelata e operare aggiustamenti in tempo reale per avvicinarsi ai parametri definiti dal nutrizionista.

Un altro metodo alternativo al NIR è un sistema a sensori ottici. Questo sistema è in grado di analizzare la lunghezza di trinciatura delle componenti a fibra lunga, avvertendo l’operatore quando viene ottenuta la dimensione desiderata. Viene utilizzato per un miglior controllo sia della selezione degli ingredienti più appetibili da parte degli animali che del livello di trinciatura della miscelata.

Altre macchine utilizzate sono le cosiddette spingiforaggio completamente automatizzate. Una bovina in salute è una bovina produttiva che consuma dalle 10 alle 14 razioni di foraggio al giorno. Ecco perché è essenziale che possa sempre trovare foraggio a sua disposizione nella rastrelliera della corsia di alimentazione. Le abitudini alimentari di questi animali causano, tuttavia, una distribuzione poco uniforme del foraggio al suo interno. In casi come questo i sistemi spingiforaggio automatici a distanza fissa non sono di aiuto. Se, infatti, in alcuni punti si accumula foraggio in eccesso, in altri potrebbe non essercene a sufficienza. Questo rende difficile spingere automaticamente il foraggio a causa della resistenza. I sistemi più innovativi riavvicinano il foraggio in modo dinamico, risolvendo il problema di una distribuzione non omogenea. L’operazione risulta sempre efficiente, sia che il foraggio scarseggi sia che sia in eccesso. L’alimento si mantiene sempre fresco perché la macchina, quando rileva un’eccessiva resistenza, aumenta automaticamente la distanza dalla rastrelliera. Il foraggio non viene compresso eccessivamente, impedendo quindi che si surriscaldi. Queste macchine sono dotate di un software intelligente che gli permette di misurare la distanza dalla rastrelliera della corsia di alimentazione per spingere il foraggio in modo ottimale basandosi sulla quantità di alimento presente al suo interno e sulla sua resistenza, la quale gioca un ruolo fondamentale nello schema di spinta del robot.

I sistemi spingi-foraggio automatici sono stati i primi ausili che l’automazione zootecnica ha messo a disposizione degli allevatori: tali macchine entrano in azione fra una distribuzione di alimento e l’altra percorrendo la corsia di alimentazione riavvicinando alla greppia l’alimento utilizzando, per lo più, sistemi a tamburo oppure a coclea.

Successivamente, la ricerca ha messo a punto dei veri e propri sistemi automatici di distribuzione (Automatic Feeding Systems – AFS) ad alimentazione elettrica che, oltre ad assolvere al ruolo di spingi-foraggio, possono “occuparsi” anche della preparazione e della distribuzione dell’alimento agli animali. Questi sistemi, chiamati anche “robot di alimentazione”, sono in genere costituiti da una cucina (in cui avviene la preparazione dell’alimento, sempre in modo automatico e quindi con un’importante riduzione dell’errore di pesatura che può essere commesso anche dai più esperti) e da un vagone (distributore oppure miscelatore-distributore) che distribuisce l’alimento agli animali facendo più corse nella giornata (si può arrivare fino a 12 e più distribuzioni al giorno) così da rendere disponibile in greppia un alimento sempre fresco. La grande versatilità di allestimento di questi sistemi ne permette l’inserimento anche in contesti produttivi marginali o sottoposti a vincolo (ad es. in montagna).