Сепараторы
I. — Собственно С. II. — Экстрактор. III. — Радиатор. IV. — Аккумулятор.
I. Сепаратор, или аппарат, разделяющий цельное молоко на сливки и снятое молоко (см. соотв. статью). Вращающийся барабан С. первоначальной конструкции был лишен вставок, но уже с начала 90-х гг. появились лавалевские альфа-С. с тарелочками, конструированными по мысли Бехтольсгейма; назначение этих тарелочек, нанизанных одна на другую (см. фиг. 1, H и фиг. 2, с), как и всех остальных вставок, разделить барабан на несколько отдельных полостей и тем уничтожить вредные течения в барабанах без вставок, происходящие вследствие постоянного притока свежего молока, нарушающего уже оконченную работу сепарирования.
Фиг. 1. Сепаратор "Альфа" — разрез.
Фиг. 2. Сепаратор "Альфа": b — цилиндр; с — жестяная тарелка цилиндра; d — центральная трубка.
В настоящее время со вставками имеются, кроме "альфа-С.", изготовляемых в Стокгольме, еще С.-"Корона", шведского акц. общества центрофугов в Стокгольме, "Перфект" — общества "Бурмейстера и Вайна" в Копенгагене, "Принцесса" — завода Ватсон, Лейдло и К° в Глазго и мн. др. Наилучшими все-таки остались альфа-С., хотя чистка тарелочек (числом до 20) представляет некоторые затруднения. В первоначальных моделях альфа-С. в каждой паре тарелочек, нанизанных на срединную трубку, оставался порядочный промежуток, но в последней модели "альфа-колибри" на 3 1/2 ведра в час тарелочки прилегают одна к другой крайне плотно, почти без просвета; снятое молоко проникает между тарелочками, тогда как жировые шарики задерживаются у центра. В еще большей степени применимо это толкование по отношению тарелочек "Радиатора" (см. дальше). Последняя модель имеет толстостенный барабан всего из 2 частей, с нарезками, но без резинового кольца. Центральная трубка, на которую нанизываются тарелочки, имеет вдоль поверхности вертикальные щели, помогающие молоку быстрее распределяться между тарелочками. С.-Корона вместо тарелочек имеет во вращающемся барабане особую вставку вроде усеченной пирамиды с боковыми дырочками (см. фиг. 4, b).
фиг. 4. Сепаратор-"Корона": b — жестяная пирамидка, с — центральная приточная трубка.
Замена нескольких (18 — 15) тарелочек одной вставкой, конечно, служит преимуществом аппарата, но, видимо, — производительность от этого падает, если для более крупных С. завод предлагает вместо одной пять-шесть вставок. Другими особенностями аппарата являются применения шариков в точке опоры центральной оси, значительно облегчающие ход С.; затем устройство расцепляющего механизма; если одежда работника попадет в зубчатое колесо и остановит его, то внутренний барабан продолжает свой ход; достигается это благодаря подвижному языку (фиг. 3, Z), внешний край которого с небольшими насечками срезан наискось и скользит по внутренней периферии винтового колеса A; когда С. не работает, язычок свободно висит на эксцентрике; равным образом, при неправильном вращении рукоятки язычок скользит, не сцепляясь с внутренней стенкой зубчатого колеса.
Фиг. 3. Сепаратор "Корона" — разрез.
Но при правильном вращении ручки С. язычок, ударяясь о внутреннюю стенку колеса острым концом своим, сцепляется с ней и заставляет колесо вращаться. Особая вставка имеется и в С.-Перфект Бурмейстера и Вайна. Цилиндрическая вставка эта имеет четырехгранные выпуклости с дырочками на выступах. Благодаря ячейкам молоко в барабане разделяется на несколько отдельных масс, в которых обезжиривание происходит совершенно самостоятельно. Увлеченные снятым молоком к периферии барабана жировые шарики, стремясь по центростремительной силе к середине аппарата, переходят в дырочки вставки. Той же цели — препятствовать вредным течениям в барабане при поступлении новых порций молока — достигают горизонтальные перегородки. Чтобы молоко при вращении барабана не отставало от последнего, устроены особые маленькие лопасти. В некоторых частях для уменьшения трения применены шарики. Из других С. укажем на Princess (или "Еmpress" — "Императрица") завода Watson, Laidlaw et С° (Глазго) с оригинальной ячеистой вставкой. В России впервые они появились в 1895 г. Барабан этого С. снабжен механической вставкой с 13 рядами косых каналов по 64 в каждом ряду (832 отверстия). Несмотря на небольшие размеры, производительность С. достигает 30 вед. в час. Перед пусканием в ход аппарата вставку барана опускают в теплую воду, чтобы сливки легче пробегали по каналам. Неудобство этого аппарата состоит в том, что сливки иногда сгущаются до маслообразного состоянии и закупоривают канальцы; кроме того — затруднительна чистка барабана (см. дальше: Аккумулятор). У C.-Princess новейшего типа ячеистый цилиндр заменен серией наложенных друг на друга рифленых кружков, образующих род ячеек (832 отверстия), расположенных не по радиусу, а по некоторой кривой, составляющей постоянный угол с направлением действия центробежной силы. Благодаря такому устройству ручные сепараторы данной системы достигли производительности 37 вед. в час. У Гелис шведского завода "Мургодсгаммар" вставка состоит из непрерывной ленты-змеевика, требующей по своему устройству применения при чистке барабана особой помпы. При большом практическом затруднении с теоретической стороны вставка не оставляет желать лучшего. Из С. с барабаном без вставок наибольшее распространение получил Александр-Баланс, отличающийся барабаном, который свободно балансирует на так называемом шпинделе. Затем известны Виктория завода Watson, Laidlaw et С° и Princess второго типа, отличающийся от вышеписанного Princess отсутствием вставки. Барабан этих С. представляет узкий конус, усеченный почти у вершины; сливки выходят с верхнего края барабана, снятое молоко — с нижнего. Передача производится зубчатыми колесами, вроде того, как у предыдущего С. Из С. с горизонтальным барабаном следует отметить С. "Омегу", который по простоте своего устройства удобен для небольших хозяйств. Недостаток этого прибора в том, что молоко, притекающее в барабан, служит в то же время смазывающим веществом для оси барабана.
Фиг. 5. Сепаратор Омега с горизонтальным барабаном.
II. Чуть ли не с появления С. делались попытки создать скомбинированный С., обращающий молоко не только в сливки, но и в масло. Приборы, явившиеся результатом этих попыток, могут быть разделены на две категории: одни — выделяют масло из сливок путем сбивания, другие — лишь усилением той же центробежной силы. Сбивание достигается приспособлениями двоякого рода: 1) вращающимися внутри барабана колесами с желобками или с лопастями или стоячими гребенками, 2) особыми неподвижными трубочками. Первые приспособления мы видим в шведском патенте "экстрактора" Иогансона (см. фиг. 7).
Фиг. 7. Патент Иогансона.
Здесь мы имеем дело с обыкновенным сбиванием сливок посредством ударов посторонним предметом. В приборах же с трубочками (например — американский патент того же Иогансона и патент "Радиатора" Салениуса — см. фиг. 6) масло сбивается, вследствие удара струек самих же сливок об остальную их массу и частью о стенку барабана.
Фиг. 6. Патент Салениуса.
В экстракторе сливки, выделенные в сепараторном отделении с тарелочками вроде альфа-тарелочек, поднимаются в маслобойное отделение, где имеется особая неподвижно укрепленная гребенка, заменяющая лопасти маслобойки; здесь сливки сбиваются в масло, причем крупинки его выбрасываются в третье верхнее отделение, куда вливается и холодная вода; последняя собирается по периферии барабана в виде кольца, тогда как жировые шарики — близ центра. Соприкосновение с водой вызывает еще большее образование из шариков масла крупинок. При желании иметь не масло, а сливки маслобойная камера вместе с кожухом отвинчивается и заменяется крышкой с трубкой, отводящей сливки, и экстрактор работает, как С. Прибор этот на практике оказался не особенно удачным и получил малое распространение. Более сочувственно был встречен "радиатор", имеющий вместо гребенки приспособление в виде трубочки.
III. В "радиаторе", как и в экстракторе, имеются два барабана: нижний — собственно С., верхний — маслобойка. В сепараторном отделении находятся 49 эллиптических (крышеобразных) тарелочек, нанизанных крайне плотно, без просвета, одна на другую. Цельное молоко через регуляторную чашку поступает в сепараторное отделение и здесь разделяется на сливки и снятое молоко, причем последнее выбрасывается в особый приемник для снятого молока и затем вытекает наружу, тогда как сливки поступают в маслобойную камеру. Здесь имеется вертикальная трубочка с кончиком, загнутым горизонтально навстречу движущейся массе сливок (фиг. 6); благодаря этому последние силой вталкиваются в трубочку, поднимаются по ней и со значительной силой вследствие развивающейся центробежной силы выбрасываются через боковые отверстия трубочки опять в ту же камеру; при ударе этих мелких струек сливок об остальную массу, равно как об охлажденные стенки маслобойной камеры, сбивается масло. Это последнее в виде мелких зерен выбрасывается вместе с пахтаньем через отверстие масляного винта в маслоприемник, а оттуда через выходное отверстие в кадушку. Здесь масло слегка перемешивается мутовкою (в течение 3 — 5 минут), причем жировые шарики окончательно соединяются в более крупные зерна, и затем для удаления пахтанья масло поступает на маслообработник. Темп. молока для успешного сепарирования должна быть около 37 — 45° С (29,5 — 36° Р.), но без малейшего вреда может достигать и значительно высшего предела, даже — предела пастеризации, т. е. 80° С (64° Р.). Сливки, между тем, при сбивании масла должны иметь значительно низшую температуру. Ввиду этого камера радиатора окружена футляром или кожухом, в котором циркулирует холодная вода, втекающая в чашку для приема воды и вытекающая через сточную трубку. При темп. молока, равной 37 — 45° С, вода должна иметь темп. не выше 10° С (8° Р.); но чем выше темп. молока, тем ниже должна быть темп. воды, спускаясь до 2 — 3° С (1 — 2° Р.), причем по мере надобности в питательный резервуар с водой прибавляют льда. Преимущества радиатора: 1) работа ускоряется; 2) потеря жира доведена до минимума, так как здесь пахтанье вновь пропускается через аппарат, окончательно обезжириваясь; 3) устраняется потеря от раслескивания молока при переливании из С. в маслобойку; 4) устраняется соприкосновение сливок с воздухом; 5) возможно одновременно и пастеризовать молоко, нагревая его до 80° С. — Недостатки: сложность аппарата, относительная дороговизна и слишком сильное разбивание жировых шариков. — Из приборов, в которых масло получается без толчка, выделением жировых шариков с помощью той же центробежной силы, назовем "аккумулятор".
IV. Аккумулятор (Butter Accumulator) изобретен в 1893 г. шведским инженером Wahlin. Первое применение прибор этот нашел в Сев.-Амер. Соед. Штатах. В России он фигурировал на выставке молочного хозяйства в СПб. (в 1899 г.). Принцип аккумулятора совершенно иной, нежели радиатора, так как здесь сливки превращаются в масло без толчка. По новейшим воззрениям (проф. Сосклета — см. ст. Масло) жир молока даже при обыкновенной температуре последнего находится в жидком переохлажденном состоянии. Подобно пересыщенным растворам или переохлажденным жидкостям, которые, будучи разлиты тонким слоем, выделяют кристаллы солей, так и сливки, разлитые тонким слоем и подвергаемые сверх того громадному вращению, выделяют жир в виде крупинок, конгломератов жировых шариков. В сепараторе "Императрица" мы уже видели, что сливки, проходя тонкие канальцы вставки, обращались иногда в масло. Нечто подобное совершается и в аккумуляторе.
Фиг. 8. Аккумулятор.
Молоко поступает прежде всего в собирательную чашку (30), где грязь отстаивается и садится на дно последней, затем через мелкие дырочки вверху чашки пульверизируется в сепараторное отделение (31) конусообразной формы. С разделением молока, снятое молоко проходит по трубке (14) и стоку (15) наружу, тогда как сливки в отверстия (1) на дне сепараторного отделения проникают в маслобойную камеру (22). Здесь они попадают на поверхность чашки (2) и стекают тонким слоем вниз, причем происходит отделение жировых шариков еще полнее, чем в сепараторной камере: жировые шарики, соприкасаясь друг с другом, слипаются и образуют крупинки. Но здесь процесс еще не закончен. В таком виде масса поступает в тонкие конические трубочки (44), числом шесть, слегка наклоненные изнутри наружу, где отдельные шарики слипаются в крупинки, а крупинки — в еще более крупные зерна (благодаря натяжению), причем пахтанье служит как бы смазочным веществом для прохождения жировых крупинок в трубочках. В нижней части (34) маслобойной камеры выделившийся жир располагается к центру и через особую трубочку (12), доходящую более чем до половины этого помещения, выходит в сточную (16) трубу масла, тогда как пахтанье, расположившееся ближе к периферии камеры, выходит наружу по трубочке (8). Масло выходит из аппарата в виде хлопьев снега, сохраняя свое зернистое строение. Если желательно только сепарировать молоко, не обращая его в масло, то чашку (2) поднимают вверх, и тогда сливки через отверстие (1) попадают не в маслобойную камеру, а в эту чашку и по трубке (13) вытекают наружу. Особенность аккумулятора та, что вся эта операция производится при комнатной температуре молока 10 — 16° Р. По отзывам экспертизы на петербургской выставке, масло из аккумулятора, по-видимому, дольше сохраняется, чем радиаторное масло; это предположение а priori вполне вероятно, так как в радиаторе от сильного разбивания жировых шариков пахтанье смешивается с последними, тогда как в аккумуляторе выделение шариков происходит крайне спокойно и пахтанье почти целиком отделяется от жира. — Ср. статьи в журналах "Хозяин", "Сельский хозяин", "Земл. газета" осенью 1899 г.; "Справочная книжка по мол. хоз." Ав. Калантара; "Молочное хозяйство на Всероссийской и Международной выставке 1899 г." под ред. Ав. Калантара; "Сельскохоз. журнал", орган Имп. моск. общ. сел. хоз. (1899 г. № 11). "Milchzeitung" 1898 г. и 1899 г.; "Journal d'Agriculture pratique" (ред. Grandeau, 1899 г. № 4); руководства: "Молочное хозяйство" Кирхнера и "Молоко и молочное дело" проф. Флейшмана, с мног. рис.