MILKING PROCESSES AND TECHNOLOGIES IN DAIRY CATTLE AND BUFFALOES: EFFECTS ON UDDER HEALT, MILK QUALITY, AND FARM EFFICIENCY

Milking is a key point where animal physiology, machine engineering, milk quality, and farm economics converge. Deviations in vacuum stability, pulsation, or detachment timing can make an operation a source of teat stress, reduced milk quality, and inefficiency. These issues are critical when protocols developed for dairy cows are transferred to other species without adequate validation. This PhD generated species-specific evidence on milking processes in dairy cattle and Mediterranean buffaloes and translated it into an operational, data-driven monitoring system. The aim was to assess the effects of milking settings and milk-flow dynamics on udder health proxies, milk composition, and efficiency, and to define practical on-farm thresholds. The research combined field data from the AIA Milking Control Service with instrumental measurements under commercial conditions. Dry-test and test-day data in Mediterranean buffalo showed that inadequate effective vacuum reserve significantly limited system performance and was associated with lower milk yield and lactose and higher somatic cell score (SCS). After excluding technically inadequate systems, intermediate vacuum levels (41-45 kPa) provided the best compromise between efficiency and milk quality, while a 70:30 pulsation ratio was associated with lower SCS without penalizing production. Automatic cluster removal and herringbone parlours adoptions were advantageous. Milk-flow curve analysis in Mediterranean buffalo showed milk release is front-loaded (66%), whereas machine-on time is often excessive (29% overmilking), indicating suboptimal detachment management and scope to reduce teat stress. In Holstein cows, harmonized Milking-Time Tests (MTT) with test-day data showed that prolonged overmilking was associated with higher SCS and lower milk fat content, while vacuum instability negatively affected milk quality independently of vacuum level. The most favourable SCS and lactose occurred within an intermediate range of short milk tube vacuum during main flow, confirming that under-teat vacuum and its stability are crucial determinants of performance. Larger, more productive herds generally showed shorter milking times and less overmilking, suggesting more refined machine settings; however, higher milk let-down indicated suboptimal pre-stimulation, likely due to greater workload. The PhD led to the design of an IoT-oriented national monitoring tool integrating machine tests, milk-flow data, and sensor-based measurements into a standardized decision-support system. Overall, these findings highlight that, when milking technology and settings align with the physiological dynamics of milk ejection, monitoring parameters gain biological interpretability and support preventive diagnostics, improving animal welfare, milk quality, and farm efficiency. In this perspective, precision milking emerges as a discipline integrating efficiency, udder health, and sustainability within an evidence-based framework for modern dairy farming.

La mungitura rappresenta un punto cruciale in cui convergono fisiologia animale, tecnologia dell’impianto, qualità del latte ed economia aziendale. Alterazioni della stabilità del vuoto, della pulsazione o del tempo di stacco del gruppo possono trasformare un’operazione routinaria in una fonte di stress del capezzolo, peggioramento della qualità del latte e inefficienza del processo. Tali criticità assumono particolare rilievo quando protocolli di mungitura sviluppati per la vacca da latte vengono trasferiti ad altre specie senza un’adeguata validazione. In questo contesto, il presente PhD ha prodotto evidenze specie-specifiche sui processi di mungitura nella bovina da latte e nella bufala mediterranea, traducendole in un sistema di monitoraggio operativo e data-driven. L’obiettivo è stato valutare gli effetti dei parametri di mungitura e della dinamica del flussi di latte su indicatori di salute della mammella, composizione del latte ed efficienza, definendo al contempo soglie applicabili in per la consulenza pratica. Gli studi nell’ambito di questo PhD hanno integrato i dati di campo del Servizio Controllo Mungitura di AIA con misurazioni strumentali. Nella bufala mediterranea, i dati di controllo statico della mungitura e controlli funzionali hanno evidenziato come un’inadeguata riserva utile del vuoto, limiti significativamente le prestazioni dell’impianto e sia associata a una riduzione di produzione e a un incremento di cellule somatiche (SCS). Escludendo i sistemi di mungitura tecnicamente inadeguati, livelli intermedi di vuoto (41-45 kPa) hanno mostrato il miglior compromesso tra efficienza e qualità del latte, mentre un rapporto di pulsazione 70:30 è risultato associato a valori inferiori di SCS senza penalizzare la produzione. Anche l’adozione dello stacco automatico del gruppo e di configurazioni specifiche della sala di mungitura si sono dimostrate vantaggiose. L’analisi delle curve di flusso nella bufala mediterranea ha mostrato che l’emissione del latte è prevalentemente concentrata nella fase iniziale (66%), mentre il machine-on time risulta frequentemente eccessivo (29% di sovramungitura), indicando una gestione dello stacco non ottimale e un margine di miglioramento nella riduzione dello stress del capezzolo. Nelle vacche di razza frisona, Milking-Time Tests (MTT) integrati con i dati di controllo funzionale hanno mostrato che una sovramungitura prolungata è associata a un aumento delle SCS e a una riduzione del contenuto in grasso del latte, mentre l’instabilità del vuoto influenza negativamente la qualità del latte indipendentemente dal livello di vuoto assoluto. I valori più favorevoli di SCS e lattosio sono stati osservati entro un range intermedio di vuoto al tubo corto del latte, confermando che il vuoto al di sotto del capezzolo e la sua stabilità rappresentano determinanti fondamentali della performance di mungitura. Le mandrie più grandi e produttive hanno generalmente mostrato tempi di mungitura più brevi e minore sovramungitura, probabilmente per la maggior attenzione nell’uso delle tecnologie di mungitura aziendali; tuttavia, un milk let-down più elevato ha evidenziato una stimolazione non ottimale degli animali, verosimilmente legata al maggiore carico di lavoro nelle routine delle grandi aziende. Complessivamente, i risultati ottenuti evidenziano che, quando tecnologia e settaggi di mungitura rispettano la fisiologia di eiezione lattea, i parametri di monitoraggio acquisiscono una chiara interpretabilità biologica e diventano strumenti di diagnostica preventiva, con ricadute positive su benessere animale, qualità del latte ed efficienza aziendale. In questa prospettiva, la precision milking emerge come una disciplina capace di integrare efficienza, salute della mammella e sostenibilità entro un quadro realmente evidence-based per la moderna zootecnia da latte.