Из истории мельниц

Начиная с неолита, появились пшеница, просо, ячмень, овес и, наконец, рожь. Сначала зерна употребляли в пищу, просто разжевывая их. Затем кому-то пришла идея измельчать зерна в ступе и смешивать их с водой. Так возникла каша. Ее можно было высушить и в таком виде хранить. Однажды эти «консервы», по-видимому, случайно попали в горячую золу и испеклись либо их специально пытались подсушить на тлеющих углях догорающего костра.

Эта лепешка заняла прочное место в меню человека. Ученые утверждают, что хлебу не менее пятнадцати тысяч лет. Потребовались долгие годы эволюции, прежде чем в Древнем Египте было налажено производство хлеба, исторические этапы совершенствования технологии получения муки.
Первыми инструментами для измельчения зерна в муку были каменная ступка и пестик. Некоторым шагом вперед по сравнению с ними явился метод перетирания зерна вместо толчения. Большим усовершенствованием стал переход от движения терки вперед и назад к вращению. Пестик сменился плоским камнем, который двигался по плоскому каменному блюду. От камня, который перетирает зерно, было уже легко перейти к жернову, то есть заставить один камень скользить при вращении по другому. Эта ручная мельница получила самое широкое распространение в Древней Греции и Риме.
Конструкция ее очень проста. Основанием мельницы служил камень, выпуклый посередине. На его вершине располагался железный штифт. Второй, вращающийся камень, имел два колоколообразных углубления, соединенных между собой отверстием. Внешне он напоминал песочные часы и был внутри пустой. Этот камень насаживали на основание. В отверстие вставлялась железная полоса. При вращении мельницы зерно, попадая между камнями, перетиралось. Мука собиралась у основания нижнего камня.
С изобретением ручной мельницы процесс размалывания зерна облегчился, но по-прежнему оставался трудоемким и тяжелым делом. Не случайно именно в мукомольном деле возникла первая в истории машина, работавшая без использования мускульной силы человека или животного. Речь идет о водяной мельнице. Но сначала древние мастера должны были изобрести водяной двигатель.
Древние водяные машины-двигатели развились, по-видимому, из поливальных машин чадуфонов, при помощи которых поднимали из реки воду для орошения берегов. Чадуфон представлял собой ряд черпаков, которые насаживались на обод большого колеса с горизонтальной осью. При повороте колеса нижние черпаки погружались в воду реки, затем поднимались к верхней точке колеса и опрокидывались в желоб. Сначала такие колеса вращались вручную, но там, где воды мало, а бежит она по крутому руслу быстро, колесо стали снабжать специальными лопатками. Под напором течения колесо вращалось и само черпало воду.
Изобретение водяного колеса имело огромное значение в истории техники. Вскоре стало очевидным, что движение, создаваемое водяным колесом, можно использовать не только для качания воды, но и для других надобностей, например для перемалывания зерна. В равнинных местностях скорость течения рек мала для того, чтобы вращать колесо силой удара струи. Для создания нужного напора стали запруживать реку, искусственно поднимать уровень воды и направлять струю по желобу на лопатки колеса.
Изобретение двигателя сразу породило другую задачу: каким образом передать движение от водяного колеса тому устройству, которое должно совершать полезную для человека работу? Для этих целей был необходим специальный передаточный механизм, который мог бы не только передавать, но и преобразовывать вращательное движение. Разрешая эту проблему, древние механики опять обратились к идее колеса.
Когда все затруднения, связанные с получением и преобразованием движения, были благополучно преодолены, появилась водяная мельница. Впервые ее детальное устройство описано древнеримским механиком и архитектором Витрувием.
Мельница в античную эпоху имела три основные составные части, соединенные между собой в единое устройство: 1) двигательный механизм в виде вертикального колеса с лопатками, вращаемого водой; 2) передаточный механизм, или трансмиссию в виде второго вертикального зубчатого колеса; второе зубчатое колесо вращало третье горизонтальное зубчатое колесо - шестерню; 3) исполнительный механизм в виде жерновов, верхнего и нижнего, причем верхний жернов был насажен на вертикальный вал шестерни, при помощи которого и приводился в движение. Зерно сыпалось из воронкообразного ковша над верхним жерновом. Затем, попадая между жерновов, зерно размалывалось, превращаясь в муку.
С течением времени устройство мельницы совершенствовалось, появились ветряные мельницы, имевшие привод от вращающихся лопастей. Лопасти могли быть как цельнодеревянными, так и решётчатыми, на решётчатые лопасти специально натягивалась плотная ткань, и поэтому они были легче, следовательно, требовалось меньшее усилие для их вращения.

Появление ветряных мельниц дало возможность развивать переработку муки в районах достаточно удалённых от водных источников.
К концу первой половины 19 века в России практически в каждом крупном селе стояла ветряная или водяная мельница. Наибольшее распространение имели водяные мельницы из-за обилия малых рек и речушек, на некоторых стояло до двух десятков мельниц и более. Устанавливались также и паровые мельницы, тем не менее, для размола зерна по-прежнему на большинстве мельниц применялись жернова.
С развитием мукомолья повышались и требования к качеству получаемой продукции. Для выпечки кондитерских изделий требовалась белая мука более мелкого помола, поэтому получаемую муку грубого помола перед замешиванием теста просеивали ситами вручную, что было не очень удобно. С целью получения сортовой муки уже на ветряных и водяных мельницах пробовали устанавливать первые устройства для просеивания продукта. Конструкция этих устройств постоянно совершенствовалась, становясь более сложной, но при этом и более эффективной в работе - так появилось устройство, которое сегодня мы называем «рассев». Более успешно рассевы применялись на паровых мельницах, паровой двигатель в отличие от ветряного и водяного колеса был способен приводить в движение все узлы и агрегаты мельницы, включая и рассев. Появление рассева в том виде, в каком он существует сейчас, было непосредственно связано с изменением способа размола зерна.
Примерно с середины девятнадцатого столетия для размола зерна на мельницах стали применяться чугунные вальцы. Способ размола зерна на вальцовых станках заключался в следующем; два вальца, горизонтально закреплённых в корпусе станка, вращаются навстречу друг другу с различной скоростью, вальцы при этом имеют на своей рабочей поверхности нарезку (рифли) определённой частоты, попадающее в зазор между вальцами зерно размалывается до определённой степени. При таком способе размола из-под станка выходит продукт различных фракций, при этом частично получается мука, вся эта масса продукта поступает в рассев, в котором происходит отбор продукта по фракциям, полученная мука подаётся на выход, а остальные фракции поступают на дальнейший размол по технологической цепочке. На вальцовой мельнице, как правило, устанавливаются два или более станков, половина этих станков будет относиться к драной системе, предназначенной для измельчения крупных фракций, а остальные станки составляют размольную систему, предназначенную для окончательного домола продуктов после драных системы. Первая паровая вальцовая мельница в Москве была установлена в 1881 году. Это было крупное предприятие, способное перерабатывать до 65 тонн зерна в сутки. Позже таких предприятий в России становилось всё больше, появлялись и развивались более крупные производства.
С расширением использования в промышленности электрической энергии паровые двигатели были вытеснены электрическими. Первоначально все агрегаты мельницы приводились в движение одним двигателем посредством ременной передачи, при этом вся конструкция выглядела громоздко и представляла значительную опасность для обслуживающего персонала.
Значительный прорыв в усовершенствовании мельниц сделала швейцарская фирма «Бюлер» (Buhler). После окончания второй мировой войны на это предприятие были приглашены конструкторы, работавшие на авиационных предприятиях Германии. Была поставлена задача создания мельницы нового поколения. Конструктора, создававшие самолеты, успешно справились с принципиально новой для себя задачей, была разработана мельница, превосходившая по своим показателям все мельницы, созданные к тому времени. Сегодня «Бюлер» остаётся одним из лидеров в производстве мельничного оборудования, производя мельничные комплексы высокой производительности, способные перерабатывать до 10 тонн зерна в час и более.
Развитие технологий в 20 веке позволило многим предприятиям создать мельницы мало, чем уступающие в технологическом плане мельницам «Бюлер» и в дальнейшем совершенствовать их, повышая качество и надёжность. По своим качественным показателям лучшие российские мельницы сегодня не уступают швейцарским. Внедрение новых технологий позволило перейти на полную автоматизацию процесса работы мельницы, подача продуктов размола стала осуществляться пневмотранспортом при помощи компрессоров или вентиляторов высокого давления, а в последнее время с развитием компьютерных технологий процесс размола зерна на промышленных мельницах, работа всех узлов и агрегатов мельницы управляется и контролируется новейшими компьютерами.
То, какими станут мельницы в третьем тысячелетии, кто скажет новое слово в создании мельниц будущего - покажет время, ведь процесс совершенствования технологий и их внедрения бесконечен, а потребности человечества в качественной муке и хлебе до сих пор полностью не удовлетворены и будут возрастать с дальнейшим ростом населения планеты.