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.

Легкие жировые шарики в межтарелочных зазорах барабана концентрируются на наружных поверхностях тарелок и движутся к оси вращения, а более тяжелый обрат отбрасывается к их периферии. Механические примеси осаждаются на боковых стенках барабана. Верхняя тарелка барабана как бы разделяет его полость на два сообщающихся сосуда, в одном из которых находится смесь с переменной по радиусу концентрацией жира (от минимума на периферии до максимума в центральной части), а в другом — только обезжиренное молоко.

У сепараторов-молокоочистителей (рис. 36, б) в сравнении со сливкоотделителями можно выделить следующие принципиальные конструктивные различия: молоко в межтарелочные пространства входит с периферии, поскольку отверстия в тарелках отсутствуют; весь поток обработанного продукта направляется в единственный отводной патрубок, а не в два; периферийное пространство увеличено. Таким образом, поставив в сепаратор-сливкоотделитель барабан с тарелками без отверстий, можно переоборудовать его в сепаратор-молокоочиститель (и наоборот).

Номенклатура сепараторов, применяемых сегодня на предприятиях молочной промышленности и животноводческих фермах, чрезвычайно обширна. В различных странах мира насчитывается более 600 марок открытых, полугерметических и герметических сепараторов. Производятся универсальные устройства для сепарирования подогретого и холодного молока, получения высокожирных сливок.

В современных условиях нашел распространение батарейный метод использования высокопроизводительных герметических сепараторов, обеспечивающий поточную обработку больших количеств молока при подаче его от общего насоса и автоматическом регулировании давления в линиях подвода цельного и удаления обезжиренного молока.

В последние годы в нашей стране ведутся масштабные работы по созданию и совершенствованию саморазгружающихся молочных сепараторов. Практически в отечественной молочной промышленности применяются все виды саморазгружающихся сепараторов —  с непрерывной выгрузкой осадка, с пульсирующей одноэтапной (полной и частичной) и двухэтапной разгрузкой барабана. Сейчас налажено серийное производство ряда типов таких аппаратов.

Главным достоинством применения саморазгружающихся сепараторов является повышение производительности труда и освобождение персонала от тяжелой работы по их разборке, мойке и сборке. Применение саморазгружающихся сепараторов позволяет осуществлять их циркуляционную безразборную мойку вместе с машинами и аппаратами всей технологической линии.

Интересно отметить, что в нашей стране проходит производственные испытания автоматизированная (с применением ЭВМ) система управления работой сепараторов-нормализаторов молока, призванная существенно повысить эффективность производства на крупных молочных комбинатах.

С изобретением сепаратора и последующим конструктивным его усовершенствованием процесс отбора сливок из молока и изготовления сливочного масла был ускорен во много раз, но долгое время он имел пооперационный, периодический характер.

В послевоенные годы в нашей стране была разработана и успешно внедрена технология производства масла непрерывным способом, автором которого является инженер В. А. Мелешин. В разработке этого способа также принимали участие Н. Я. Лукьянов, В. И. Сирик, А. А. Виноградов, П. В. Никуличев, В. П. Белоусов, М. М. Казанский, Г. В. Твердохлебов, М. М. Вергелесов.

При непрерывном способе производства сливочного масла исключается процесс сбивания сливок. Сущность же этого способа заключается в том, что сепарированием молока получают высокожирные (соответствующие по жирности маслу) сливки, которые по выходе из сепаратора охлаждаются и перемешиваются в специальном аппарате, приобретая структуру и внешний вид сливочного масла. Основными же аппаратами непрерывного производства сливочного масла служат пастеризатор, сепаратор и поточный маслообразователь.