Густав Лаваль купил патент на альфа-устройство, и с тех пор основанная им фирма и выпускаемые ею сепараторы получили наименование «Альфа-Лаваль».
В 1907 году тарельчатые вставки претерпели, казалось бы, простое, но весьма существенное усовершенствование: в них просверлили по 3—4 отверстия, которые при сборке в пакет образовывали канал. Теперь молоко поступало изнутри держателя тарелок в канал и растекалось по поверхности каждой из них. По сути, это было последним принципиальным изменением в конструкции тарелок, которая фактически сохранилась и до наших дней.
Благодаря тонкослойности и высоким рабочим скоростям вращения в сепараторе обычно удается выделить из молока при очень малой разности в плотностях частицы диаметром меньше одного микрона, для чего достаточно продержать жидкость в межтарелочном пространстве барабана всего лишь 1—3 секунды. За такое короткое время жировые шарики успевают совершить внутри потока необходимое для их выделения относительное перемещение, которое в подобных сепараторах равно межтарелочному зазору и обычно составляет примерно полмиллиметра.
Таким образом, в высокооборотных сепараторах с тонкослойными барабанными вставками центробежная сила была наиболее полно использована для разделения молока (или других сложных жидкостей), что позволило резко, буквально в несколько миллионов раз, интенсифицировать целый ряд процессов. Применение сепараторов активно способствовало переводу молочного дела на путь индустриализации, коренным образом преобразовало его. В. И. Ленин в своей работе «Развитие капитализма в России» в связи с этим писал: «До 1882 г. сепараторов почти не было в России. С 1886 г. они распространились так быстро, что вытеснили окончательно старый способ. В 1890-х годах появились даже сепараторы-маслоэкстракторы... Главное преобразование состояло в том, что «исконное» отстаивание сливок заменено отделением сливок посредством центробежных машин (сепараторов). Машина поставила производство вне зависимости от температуры воздуха, увеличила выходы масла из молока на 10 %, повысила качество продукта, удешевила выделку масла (при машине требуется меньше работы, меньше помещения, посуды, льда), вызвала концентрацию производства. Появились крупные крестьянские маслодельные заводы, «перерабатывающие до 500 пудов молока в день, что было физически невозможно при отстое». Как раз тогда, в 1886 году, стали выпускаться простые и надежные сепараторы с ручным приводом, не нуждающиеся, как прежние конструкции, в громоздком и дорогом двигателе.
В 1907 году в мире уже работало свыше 700 тысяч молочных сепараторов марки «Альфа-Лаваль». К этому времени фирма получила сотни высших наград различных международных выставок и имела свои представительства во многих странах мира. Испытания сепараторов новых типов в хозяйственных условиях проводились на ферме Хампа, которая, постепенно разрослась и превратилась в опытную станцию фирмы «Альфа-Лаваль». И ныне здесь проводится производственная проверка нового молочного и доильного оборудования, а также различных животноводческих машин и установок. Следует отметить, что в настоящее время фирма «Альфа-Лаваль» продолжает выпускать различные типы молочных сепараторов высокого класса, а также оборудование для оснащения предприятий молочной промышленности и комплексной механизации животноводческих ферм. Продукция фирмы известна и в нашей стране.
Дореволюционная Россия ввозила сепараторы из-за границы. Первые отечественные молочные сепараторы производительностью 50 литров в час появились в 1924 году, когда по заказу «Сельскосоюза» их стал выпускать механический завод имени Ф. Э. Дзержинского. Впоследствии производство сепараторов было организовано и на других промышленных предприятиях.
Конструирование и совершенствование сепараторов требовало изучения процессов сепарирования. Уже в 1886—1890 годах под руководством профессора А. А. Калантара в Едимоновской школе молочного хозяйства проводились испытания отдельных образцов сепараторов и исследования, в результате которых были выявлены основные физико-химические факторы, влияющие на качество обезжиривания молока. Довольно крупные испытания многих моделей сепараторов велись в 1909 году на Бутырском хуторе (территория нынешней Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева) под руководством творца земледельческой механики академика В. П. Горячкина.
Честь создания теории процесса сепарирования принадлежит советским ученым. Ее основой послужили широкие исследования, предпринятые в конце 20-х годов в Тимирязевской сельскохозяйственной академии. Профессор Г. И. Бремер разработал стройную теорию сепарирования, основанную на сопоставлении скоростей движения жировых шариков и плазмы молока в межтарелочных пространствах. Существенный вклад в ее развитие внесли также Н. Я. Лукьянов, В. И. Соколов, В. Д. Сурков, Н. Н. Липатов. Е. М. Гольдин, И. В. Лысковцов и другие исследователи. Благодаря работам советских ученых удалось выявить тончайшие стороны этого сложного процесса.
В настоящее время сепараторы являются основным видом технологического оборудования на предприятиях молочной промышленности и имеют широкое распространение в молочных технологических линиях животноводческих ферм. По производственному назначению их можно разделить следующим образом: сепараторы-сливкоотделители, разделяющие молоко на сливки и обезжиренную фракцию (обрат); сепараторы-молокоочистители, служащие для очистки молока от механических и белковых загрязнений; сепараторы-нормализаторы — в них получают молоко определенной жирности; сепараторы-кларификсаторы, предназначенные для очистки молока и гомогенизации жира (дробление жировых шариков на более мелкие частицы в результате интенсивного механического воздействия); сепараторы универсальные, выполняющие все перечисленные операции, а также специального назначения (для холодного сепарирования, получения высокожирных сливок, отделения сыворотки от сгустка и др.). По конструктивным особенностям и степени защиты процесса от доступа воздуха различают: открытые (поступление молока, а также отвод сливок и обезжиренного молока происходят открытым потоком), полузакрытые (сливки и обезжиренное молоко подаются под давлением, но процесс сепарирования не изолирован от окружающей среды) и герметические (потоки молока, сливок и обезжиренного молока, а также процесс сепарирования изолированы от доступа воздуха) сепараторы. Выгрузка осадка из барабанов сепараторов может быть периодической или непрерывной в саморазгружающихся конструкциях. Сейчас все выпускаемые в нашей стране сепараторы оснащены электроприводом.
Рис. 36. Схема работы барабанов сепараторов:
а — сепаратора-сливкоотделителя: 1 — дно; 2 — пакет тарелок; 3 — тарелкодержатель; 4 — калиброванная трубка поплавковой камеры; 5 — накидная гайка; 6 — винт регулировки жирности сливок; 7 — верхняя разделяющая тарелка, 8 — резиновое кольцо; б — сепаратора-молокоочистителя: 1 — дно; 2 — резиновое кольцо; 3 — тарелкодержатель; 4 — пакет разделительных тарелок; 5 — корпус; 6 — окно; 7 — накидная гайка.
В герметических сепараторах-сливкоотделителях устройства для подачи молока и отвода сливок и обрата защищены от доступа воздуха. Заметим, что на линии протока молока в местах перехода от неподвижных частей к подвижным используется манжетная система. Молоко в такие сепараторы подается насосами, а продукты сепарирования (сливки и обрат) отводятся под действием избыточного давления на вы-
ходе из аппарата или за счет дополнительного напора, создаваемого напорным диском. В открытые же и полуоткрытые сепараторы молоко поступает самотеком через приемные камеры с поплавковыми регуляторами уровня жидкости.
Процесс обезжиривания продуктов в сепараторе можно проследить на рисунке 36, а. Молоко поступает из центральной трубки в тарелкодержатель, отбрасывается вращающимися частями к его стенкам и приводится во вращение. Под действием центробежной силы оно проходит по каналам тарелкодержателя в вертикальные каналы, образованные отверстиями в тарелках, и заполняет зазоры между ними.