Automatische Melksysteme (AMS) sind in weiten Teilen Europas bereits sehr verbreitet und werden von verschiedenen Herstellern weltweit angeboten. Die Gewährleistung einer hohen Milchqualität ist eine der Hauptanforderungen beim Übergang vom konventionellen zum automatischen Melken. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss des mechanischen Stresses, der durch mehrere AMS-Elemente induziert wird, auf die Milchqualität zu untersuchen. Dafür wurden zwei Labor-Melkstände (LMP) mit den melktechnischen Hauptkomponenten zweier AMS entwickelt und die Versuche unter standardisierten Laborbedingungen durchgeführt. Für die Analyse der Effekte einzelner technischer Komponenten oder Einstellungen wurden verschiedene Modifikationen vorgenommen, die zum Teil von den realen Einsatzbedingungen in der Praxis abweichen. Zur Bewertung der Milchqualität wurden folgende Merkmale herangezogen: freie Fettsäuren (FFA), Fett-, Eiweiß-, Laktose- und Harnstoffgehalt, Zellzahl, pH, und Gefrierpunkt. Für einen Teil der Untersuchungen konnte darüber hinaus auch das Fettsäureprofil in der Milch analysiert werden. Der Einfluss der folgenden Komponenten wurde analysiert: Das Pulsationsverhältnis, LMP, die Melkbecher, die Auslegung der LMP-Technik, und die Durchflussrate. Allgemeine Korrelationen zwischen einzelnen technischen Elementen und der Milchqualität festgestellt, signifikante Ergebnisse wurden eindeutig beim FFA- und Fettgehalt beobachtet. Die seit einiger Zeit routinemäßig bestimmbaren Fettsäureprofile bieten einen aussichtsreichen Ansatz für Ursache-Wirkung-Analysen in neuer Qualität. Die nachgewiesenen Signifikanzen in den Änderungen von Eiweiß- und Laktosegehalt sowie des Gefrierpunktes bedürfen tiefergehender Betrachtungen und kausaler Analysen. Insgesamt wurde deutlich, dass mechanische Belastungen von Milch bereits auf dem Weg vom Kuheuter zum Milchsammeltank zu Veränderungen chemischer und physikalischer Produkteigenschaften führen, auch wenn hier unter Laborbedingungen gearbeitet wurde. / Automatic milking systems (AMS) have been common in large parts of Europe and are offered by various manufacturers worldwide. Ensuring high milk quality is one of the primary requirements when transition from conventional milking to AMS. The aim of the present thesis was to investigate whether the mechanical stress induced by multiple AMS elements and settings affect the parameters of cow milk. To this end, two laboratory milking parlors (LMP) were developed to imitate an actual AMS. Under standardized laboratory conditions, the main milking technical components were installed by two different AMS companies for the analysis of the effects of single technical elements or settings on milk parameters. The following parameters were used to evaluate milk quality: free fatty acids (FFA), fat, protein, lactose, urea, somatic cell count (SCC), pH, and freezing point (FP). For some of the investigations, the milk fatty acid profile (MFAP) was also analyzed. The influence of following components: pulsation ratio, LMP, teat cup, the layout of the LMP technique, and flow rate was analysed. General correlations were identified between singular technical elements and milk quality, significant results were observed clearly on FFA and fat content. Milk fatty acid profiles (MFAP) have been routinely determinable for some time now and can offer an interesting approach for cause-and-effect analyses of a new quality. The demonstrated significances in the changes of protein and lactose content as well as freezing point require deeper consideration and causal analysis. Overall, it became clear that mechanical stresses on milk already lead to changes in chemical and physical product properties on the way from the cow's udder to the milk collection tank, even if the work was carried out under laboratory conditions.

Einleitung: Die konventionelle Milchviehhaltung muss bei steigender Leistung einer artgerechten Tierhaltung und dem Tierwohl gerecht werden. Gleichzeitig ist eine Zunahme von Schwer- und Totgeburten bei hochleistenden Milchrindern zu verzeichnen. Insbesondere Primipara weisen eine deutlich höhere Inzidenz für Dystokien und peripartale Kälberverluste auf als Multipara. Daher steht die endokrine Situation der erstkalbenden Milchrinder und ihrer Kälber im Fokus dieser Studie. Ziel der Untersuchung: Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss und Zusammenhang ausgewählter endokriner Parameter mit dem Kalbeverlauf und dem postnatalen Zustand des Kalbes darzustellen. Dafür wurden die Parameter Progesteron (P4), Östradiol-17β (E2), Cortisol, Insulin, Insulin-like growth factor 1 (IGF-1), Leptin und freie Fettsäuren (NEFA) im peripartalen Zeitraum (14 Tage (d) antepartal (a.p.) bis 3 d postpartal (p.p.) bei den Studientieren aus 4 konventionellen Milchviehbetrieben ausgewertet. Weiterhin wurde der hormonelle Status der geborenen Kälber anhand der Parameter Cortisol, Insulin und IGF-1 untersucht. Zusätzlich erfolgte ein Vergleich zwischen den 4 Milchviehbetrieben mit unterschiedlichen Dystokie- und Verlustraten. Tiere, Material und Methoden: Diese Studie wurde von März 2019 bis Mai 2020 in 4 sächsischen konventionellen Milchviehbetrieben (Betrieb (B) 1 - 4) durchgeführt. Anhand der Kälberverlustraten von 2016 bis 2019 erfolgte bereits eine Kategorisierung in problematische B (B1 und 2) und unproblematische B (B3 und 4). Insgesamt wurden 162 Färsenkalbungen in die Studie eingeschlossen. Zur Erstuntersuchung ca. 14 d a.p. wurden Körpergewicht, Rückenfettdicke (RFD) und Body Condition Score (BCS) erfasst. Die Blutprobenentnahme bei den Färsen erfolgte im Abstand von 2 - 3 d bis zur Kalbung, beim Kalb direkt p.p. sowie 2 - 3 d p.p. bei Färse und Kalb. Das Kälbergeburtsgewicht wurde erfasst und die Kalbungen nach Schwer- und Normalgeburt (SG und NG) sowie Tot- und Lebendgeburt (TG und LG) anhand der endokrinen Parameter ausgewertet. Ergebnisse: Die 162 begleiteten Kalbungen ergaben einen Anteil von 37,1 % SG (B1: 33,3 %, B2: 64,3 %, B3: 23,9 %, B4: 25,0 %; NG: 62,9 %). Die Kategorisierung konnte bestätigt werden, wobei B1 und B2 als problematisch sowie B3 und B4 als unproblematisch eingeordnet wurden. Die TG- Rate lag bei 9,3 % (B1 und B2: je 11,9 %, B3: 4,4 %, B4: 9,3 %; LG: 90,7 %). Es resultierten mehr LG aus NG (94,1 % NG vs. 85,0 % SG) und mehr TG aus SG (15,0 % SG vs. 5,9 % NG). Das Geburtsgewicht hatte keinen Einfluss auf den Kalbeverlauf (p > 0,05). Die problematischen B1 und 2 zeigten ein jüngeres Erstkalbealter mit geringerer Körpermasse und höherer Körperkondition (RFD, BCS) im Vergleich zu den unproblematischen B3 und 4 (p > 0,05). Kontrovers dazu sank mit steigender RFD die Wahrscheinlichkeit für eine SG. Die Hormone P4 und E2 zeigten einen physiologischen Verlauf im peripartalen Zeitraum für alle Studientiere ohne konkreten Zusammenhang mit Kalbeverlauf und Kälbervitalität. Cortisol war bei den Färsen der problematischen B tendenziell zu allen Zeitpunkten höher. Die höchsten Cortisolwerte wurden zur Kalbung, jedoch ohne signifikanten Zusammenhang mit dem Verlauf und Ausgang der Geburt, gemessen. Kälber aus SG hatten direkt p.p. höhere Cortisolwerte als aus NG (p < 0,05). Die stoffwechselassoziierten Parameter (Insulin, IGF-1, Leptin, NEFA) zeigten für alle Studientiere das Vorliegen einer peripartalen negativen Energiebilanz an. Kurz vor der Geburt gingen höhere IGF-1-Werte mit einer sinkenden und höhere NEFA-Werte mit einer steigenden Wahrscheinlichkeit für eine SG einher. Präpartal korrelierten Insulin, IGF-1 und Leptin positiv miteinander (p < 0,05) und negativ mit NEFA (p < 0,05) sowie die Körperkondition positiv mit Insulin (p < 0,001) und Leptin (p < 0,05). Das Insulin der Kälber stieg bis zum 2. - 3. Lebenstag an. Das Kälbergeburtsgewicht korrelierte positiv mit den IGF- 1-Werten der Kälber und den Leptin-Werten der Färsen. Schlussfolgerung: Färsen der problematischen B1 und 2 zeigten zur ersten Kalbung tendenziell eine mangelnde körperliche Entwicklung mit Überkonditionierung. Zusätzlich konnte für diese Tiere eine größere metabolische Belastung mit stärkeren Stressoren festgestellt werden. Diese Faktoren hatten in unserer Studie einen negativen Einfluss auf den Kalbeverlauf und folglich auf die Totgeburtenrate. Eine gute körperliche Entwicklung mit entsprechender Kondition, ein stabiler Stoffwechsel durch adäquate Versorgung, eine stressarme Umgebung und eine optimale prä-, intra- und postpartale Betreuung von Färse und Kalb haben einen positiven Einfluss auf den endokrinen Status der Tiere und letztlich auf die Inzidenz von Schwer- und Totgeburten.

The repeated usage of frying oil is hazardous due to the degradation caused by chemical reactions, which happen while heating. The total polar compounds and the free fatty acids are the main two chemical parameters affected by frying. These parameters increase significantly with the use of oil for frying and are reported as reasons for causing serious illnesses like heart diseases. For this purpose, sensor systems for oil quality assessment are necessary. In fact, changes of the composition due to frying leads to variation of its dielectric parameters. This can be measured using a capacitive sensor and the measurement of its impedance change. The main challenge thereby is that the impedance changes are very small and stray capacitances have a big influence on the measurements. In this context, this work proposes a sensor system with high accuracy able to detect the small changes that occur in the resistance and capacitance under influence of stry capacitances. Theoretical and simulation studies are carried out for different cap acitive sensors as well as meas urement procedures of its cornp lex imp edance. The sensor should provide a high sensitivity to relative perrnittivity and the electrical conductiv ity, and at the same time a small size and a high reproducibility. Interdigital electrodes sensor with a suitable design fulfils all these requirements. A deep consideration of stray capacitances is needed to realize an accurate sensor system. For t hese reasons, the design of the measurement circuit is crucial within this work. We propose, a measurernent circuit based on a combinat ion of the method of capacitance to voltage conversion and the phase shift measurement method. By cornbining both rnethods together it is possible to rneasure accurate ly the complex irnpedance of edible oil. Experimental results show that measurement systern is capable to detect small changes of dielectric parameters, which are correlated to the chemical parameters. / Die mehrfach wiederholte Verwendung von Frittieröl ist aufgrund der Qualitätsver­ schlechterung, die während des Erhitzens auftreten durch chemische Reaktionen verursacht wird, gefährlich für die Gesundheit. Die totale polaren Kompon enten und die freien Fettsäuren sind die zwei wichtigsten chemischen Komponenten, die wesentlich durch das Braten beeinflusst werden. Diese Komponenten erhöhen sich signifikant mit der Wiederverwendung von Bratöl und verursachen u. a. ernste Herzkrankheiten. Diese Arbeit zielt darauf hin, ein mobiles, kostengünstiges, einfach zu verwenden­ des Sensorsystem für die Abschätzung der Ölqualität zu entwickeln. Das System charakterisiert die Veränderung der elektrischen Parameter des Öls durch Messung der Änderung seiner komplexen elektrischen Eigenschaft en. In dieser Arbeit wurde ein Sensorelement mit interdigitalen Elektroden entwickelt, der eine hohe Empfindlichkeit auf die relative Permittivität und die elektrischen Leitfähigkeit des Öls hat und dabei einer hohe Reproduzierbarkeit erzielen kann. Es wird ein Messverfahren vorgeschlagen, das auf der Wandlung in einer Spannung und einer Phasenverschiebung basiert. Sowohl durch theoretische Überlegungen als auch durch Simulationen konnte belegt werden, dass die Kombination beider Metho­ den eine akkurate Messung der Komplexem Imped anz hochdielektrischer Materia lien ermöglichen kann. Experiment elle Ergebnisse zeige n, dass das Messsystem in der Lage ist , kleine Änderungen der dielektrischen Parameter zu erfassen, die mit den chemischen Ölparamtern stark korrelieren.