Эволюция измельчения зерна с древнейших времен до конца XIX в.
Процесс измельчения (дробления) твердых тел был известен много тысячелетий назад, задолго до того, как нашим предкам приходилось дробить зерно. Орудиями дробления камней были различного рода ударники и плиты.
Для измельчания зерен дикорастущих злаков, разных плодов и кореньев первобытные люди применяли наряду с орудиями ударного действия каменные терки. Между поверхностями двух камней — нижнего неподвижного и верхнего, совершавшего возвратнопоступательное движение, — зерно измельчалось в результате сжатия и сдвига. Появление орудий, работа которых основывалась на этих принципах, относят к неолитическому периоду, когда человек научился шлифовать камень. На территории Руси зернотерки применялись еще за десять тысяч лет до нашей эры.
К эпохе развитого неолита относятся зернотерки, найденные в открытом С. Н. Бибиковым поселении Лука-Врублевецкая. Зернотерки, применявшиеся в более поздние периоды, были обнаружены и в других местах.
Следующим этапом развития процесса измельчения зерна в муку явилось комбинированное воздействие на зерно орудии ударного и истирающего действия.
Как установлено исследованиями, племена позднетрипольской культуры и племена так называемой «катакомбной культуры», применявшие и терки, и каменные ступки с пестами, уже не довольствовались примитивным грубым дроблением зерна; есть основание предполагать появление в тот период повышенных требований к качеству получавшейся муки. По-видимому, ступы с пестами служили в основном для шелушения зерна и первичного измельчения, а терки для вторичного («тонкого») измельчения шелушеного или дробленого зерна. Такой «повторительный» помол был неизбежно связан с просеиванием муки. Для этого применялись сита из различных, материалов.
Из зерна, подвергавшегося грубому дроблению, отбирали на ситах частицы, характеризовавшиеся различной крупностью, и вновь измельчали при помощи зернотерок или в ступах. Применение указанных приемов свидетельствует о высоком уровне трипольской культуры. В тот период уже были распространены ткачество, искусство плетения сетей и другие ремесла.
‘Дальнейшее совершенствование методов и средств измельчения нашло выражение в постепенном переходе от зернотерки к жернову, работа которого основывалась на новом принципе движения верхнего камня. Замена возвратно-поступательного движения вращательным позволила повысить производительность труда и использовать для этой цели сначала силу животных, затем энергию ветра, воды и наконец пара. Нo в некоторых странах вплоть до наших дней сохраняются и ступы, и зернотерки, и ручные жернова.
По свидетельству Маркса, жерновая мельница (главным образом водяная) послужила отправной базой для развития машинной индустрии и некоторых современных отраслей науки. «На основе мельницы было создано учение о трении, а вместе с тем были проведены исследования о математических формах зубчатой передачи, зубьев и т. д. На ее же основе впервые было разработано учение об измерении величины движущей силы, о лучших способах ее применения и т. д. Почти все великие математики, начиная с середины XVII столетия, поскольку они занимаются практической механикой и подводят под нее теоретическую основу, исходят из простой водяной мельницы для зерна».
На протяжении более 2000 лет совершенствовалась конструкция жернового постава; до второй половины XIX столетия он оставался единственной машиной для измельчения зерна на мельницах. Рабочая (мелющая) поверхность жерновов видоизменялась. С течением времени ей придавали желательную геометрическую форму, обеспечивавшую выполнение различных задач, связанных с измельчением.
Археологические изыскания, проводившиеся на территории нашей родины, указывают на то, что найденные жернова применялись с давних пор на водяных мельницах. Такие мельницы были в Галицком, Волынском и Киевском княжествах древней Руси.
Конструкция водяной мельницы, связанная с выполнением относительно больших и ответственных строительных работ по возведению плотин, требовала знаний и навыков. Мельники, или как их называли тогда «водяные люди», были выдающимися «умельцами» и «хитрецами»; на протяжении многих веков они двигали вперед технику мукомольного производства.
Мельницы юго-западной Руси упоминаются в древних актах так же, как и мельницы северо-восточной Руси, с XIII столетия, В ярлыке хана Менгу Темира (1267 г.) в числе предметов владений духовенства говорится и о мельницах.
История культуры древней Руси показывает, что наряду с техникой мукомолья совершенствовалась его технология. В те времена уже были известны «секреты» получения муки высокого качества. Летописи, относящиеся к концу X в., упоминают «чистые хлеба», «хлеби чисты как зело». Из пшеничных отрубей делали кисель. Отруби указывают на наличие и тог период сортовых помолов.
По словам летописца, жителям белгородским давался совет в 997 г. собирать «... по горсти овса, или пшеницы, или отруб» (т, е. отруби). При осаде города в том же 997 г. женщинам было велено сделать «цежь» из отрубей, овса и пшеницы и в этом «цеже» (т. е. в процеженном растворе) варить кисель.
В документе, относящемся к XII веку, — «Слове Даниила Заточника» — дается представление о сложности сортовых помолов пшеницы. «Злато,— говорится в «Слове», — съкрушается огнем, а человек — напастьми; пшеница во много мучима чист хлеб являеть...».
В миниатюрах, относящихся к XVI в. и иллюстрирующих различные эпизоды из повести о жизни Сергия Радонежского, представляющей собой часть летописи, подробно воспроизводится технология производства муки и хлеба. В тексте сказано, что Сергий Радонежский «просвиры сам печаще», для чего «пшеницу толчаше и меляше, и муку сеяше...».
На миниатюрах изображен процесс обработки зерна в ступе (толчее). Далее изображаются процессы измельчения зерна в ручном жернове, просеивания и выпечки хлеба. Таким образом, налицо комбинированное применение уже известных в далекой древности технологических приемов и орудий производства с той лишь разницей, что зернотерка уступила место ручному жернову,
Слово «толчаше» надо понимать не в том смысле, какой ему придает проф. А. В. Арциховский, утверждавший, что толчение представляет собой якобы операцию отделения оболочек. По-видимому, ближе к истине понятия «дробить, измельчать, превращать в мелкие куски», т. е. в ступе зерно подвергалось грубому измельчению (дроблению), а в жернове — тонкому.
В XIV в. (архив Калачова) упоминаются «хлебы крупичны», т. е. хлебы, выпеченные из муки, известной и поныне под названием «крупчатка».
О высоком уровне техники и технологии мукомолья свидетельствуют документы о деятельности крупнейшего в России Соловецкого монастыря, относящиеся к XVI в. Этот монастырь располагал развитым мельничным хозяйством, так как ему приходилось обслуживать не только многочисленную монастырскую братию «служебников» и стрельцов, но и большое количество рабочих соляных промыслов. Кроме того, соловецкие мельницы занимались размолом зерна, привозившегося из дальних и ближних мест, прилегавших к вотчине.
На монастырских водяных мельницах вводятся усовершенствованные методы размола зерна и, что самое важное, отдельные технологические операции механизируются по инициативе и под руководством игумена монастыря Ф. С. Колычева.
«Да до Филиппа Игумена подсевали рожь братья многия, а Филипп Игумен доспел севальню, десятью решеты один старец сеет, да при Филиппе же доспели решето само сеет и насыпает, и отруби и муку разводит разно да и крупу само же сеет и насыпает и разводит розно крупу и высейки... Филипп нарядил ветер мехами а мельнице веяти рожь». Эта запись указывает на применение в тот период основных элементов современного процесса измельчения зерна при выработке сортовой муки. «Розное разведение крупы и высеек», а также отрубей и муки, т. е. образование и отбор крупок и раздельная обработка промежуточных продуктов различного качества, обусловливали наличие нескольких измельчающих систем (минимум 3-4).
В ассортименте муки, вырабатывавшейся в XVI в. наряду с «сеяной» и «толченой» часто встречалась и мука «хрупичатая».
В Москве и подмосковных вотчинах работали «крупчатные мельницы». Иван Грозный, посылая встречать едущего в Москву английского посла Бовеса, направил ему среди прочего «корма» «муку крупичатуто».
Для производства муки высоких сортов, особенно «круапичатой», требовались сорта пшеницы с большим содержанием стекловидных зерен, совершенные технологические приемы и квалифицированные работники.
Направляя в нижегородские свои вотчины распоряжение о присылке в Москву 30 четвертей пшеницы, «коя бы годилась на крупичатую муку», боярин Морозов дает строгий наказ: «Пшеницу велеть вычистить начисто и чтоб смолоть мелко и стройно, чтобы не пережечь... а как пшеницы на муку отберете, и вам велеть калашникам той пшеницы отведать, испечь пирогов: двуалтынный, гривенный и пятиалтынный н будет в пирогах чиста и He седается и подъемиста и та пшеница ко мне и прислать 30 четей».
Здесь мы уже сталкиваемся с повышенными технологическими требованиями. Взыскательный боярин — основной потребитель муки лучшего качества — хочет, чтобы она отличалась высокими достоинствами, а для этого зерно должно быть тщательно подготовлено к измельчению, т. е. не иметь никаких примесей. Помол следует вести так, чтобы образовалось максимальное количество крупок, подвергаемых тонкому измельчению.«Стройность», т. е, выровненность продуктов, должна быть достигнута тщательным сортированием. Слова о «пережоге» следует понимать как конкретное указание об установлении режима измельчения, при котором температура продукта не должна в результате чрезмерного сближения рабочих поверхностей жерновых поставов повышаться сверх установленных пределов. В переводе на современный научный язык речь идет о сохранении качества клейковины, о существовании которой, по-видимому, тогда могли иметь некоторое представление. И наконец, что заслуживает особого внимания, это обязательные «пробные выпечки» для оценки хлебопекарных достоинств муки.
Развитие вотчинной промышленности в Московском государстве XVII в., с одной стороны, и наличие кустарного мелкого производства — с другой, способствовали дальнейшему развитию техники переработки зерна, лучшему использованию энергии воды и ветра.
В первой четверти XVIII в. в России начался переход от ремесленного к мануфактурному производству. Мануфактурный период в условиях крепостного хозяйства затянулся в нашей стране до половины XIX в., причем крепостная мануфактура сначала превращалась в капиталистическую, мануфактуру, а затем в капитал и стическую фабрику.
Учреждение в 1728 г. Российской Академии наук и основание в 1765 г. Вольного Экономического общества в известной степени способствовали развитию производительных сил страны и в первую очередь сельского хозяйства.
Усилиями отечественных ученых создаются^первые научные представления о зерне (HO).
Расширение зернового хозяйства, в свою очередь, обусловило возникновение товарного мукомолья, которое стало развиваться в связи с усиленным ростом городских центров. Вблизи этих центров возникают в большом количестве «мучные» или «хлебные» мельницы. В тот период строятся даже крупные мукомольные предприятия с 10 жерновыми поставами, а в Моршанске сооружена мельница с 24 поставами.
О процессе измельчения зерна пшеницы в конце, XVIII в. дает представление В. Левшин — автор одной из первых в России фундаментальных работ по вопросам мукомолья. Этому процессу посвящен специальный раздел, в котором заслуживает особого внимания описание этапов производства муки различных сортов. По .описанию Левшина можно, пользуясь современными графическими методами, построить примерную схему технологического процесса (рис. 1). Так, для получения крупчатки предназначалось, по-видимому, шесть систем. Две
служили для первичной обработки и измельчения зерна, две — для тонкого измельчения (т. е. для размола крупок) и, наконец, две системы — для обработки сходов (т. е. для вымола конечных продуктов.)
Пшеница после очистки, мойки и отволаживания поступала на 1-ю измельчающую машину (I систему). После просеивания получали так называемую муку №1, шелушение и дробленые зерна и 1-й сход. Эти зерна направлялись на повторное измельчение (на II систему), в результате которого получали муку №2, крупки и 2-й сход. На этом процесс образования крупок заканчивался. После измельчения их в жерновом поставе, служившем 1-й крупочной системой, и последующего просеивания отбирали муку мягкую и крупичатую, сходом шла так называемая серая крупка, направлявшаяся на
2-ю крупочную систему. В результате просеивания получали муку «обыкновенную» и сход. Схода со II системы и 2-й крупочной направляли на I вымольную систему. С нее отбирали муку «среднюю» и сход. Сход с I вымольной системы подвергали повторной обработке, после чего получалась мука «черная» и отруби.
Как видно из приведенного описания, на сортовых мельницах того периода применялись принципы избирательного измельчения, требовавшие сравнительно развитой технологической схемы, включавшей тщательную подготовку зерна к помолу, последовательное измельчение и сортирование.
Первая половина XIX в. характеризуется расширением внутреннего и внешнего хлебных рынков, начавшимся разложением крепостнических отношений в сельском хозяйстве и ростом капиталистических форм в промышленности, в основном за счет широкого применения крепостного труда. Усиленно продолжается строительство мельниц.
Техника мукомольного производства продолжает играть прогрессивную роль в общем развитии отечественной техники.
Революционизирующее значение для промышленности, в первую очередь для мукомольной, имело изобретение паровой машины, которое привело к коренным изменениям не только в технике, но и в экономике, в господствовавших тогда общественных отношениях.
Как указывал В. И. Ленин, «... за этим техническим переворотом неизбежно идет самая крутая ломка общественных отношений производства.... Россия сохи и цепа, водяной мельницы и ручного ткацкого станка стала быстро превращаться в Россию плуга и молотилки, паровой мельницы и парового ткацкого станка».
Мельницы были первыми промышленными предприятиями, перешедшими на использование паровой машины в качестве источника двигательной энергии и получившими благодаря этому возможность расширять производство на новой технической основе. В с, Воротынец Васильсурского уезда, Нижегородской губернии была построена в 1818 г., т. е. значительно раньше, чем в ряде стран Западной Европы, паровая мельница, вырабатывавшая 160 и более кулей муки в сутки.
В 1824 г. на Урале была установлена «силой против 4 лошадей» сконструированная отцом и сыном Черепановыми паровая машина, приводившая в движение жернова, измельчавшие до 90 пудов зерна в сутки.
В 30-х годах сооружаются паровые мельницы в Варшаве, Петербурге и других городах.
Переход на рельсы капиталистического развития был связан с ростом изобретений в области техники и технологии отечественного мукомольного производства. Вполне естественно, что усилия изобретателей направлялись на разработку более совершенных принципов измельчения и конструирования машин, обеспечивавших однократное воздействие рабочих органов на зерно вместо неэкономичного многократного воздействия, применяемого в жерновых поставах.
В 1812 г. житель г, Варшавы Марк Миллер изобрел вальцевой станок — «усовершенствованную им мукомольную мельницу, приспособленную к силе человека, лошадей, воды, ветра и паров». В тексте выданной Миллеру привилегии указывалось, что «употребляя четвертую или пятую долю силы, можно мелкой муки смолоть гораздо больше нежели на лучших мельницах с каменными жерновами».
Первые вальцевые станки в России вследствие несовершенства конструкций и упорного сопротивления владельцев жерновых мельниц внедрялись медленно; процесс вытеснения жерновов затянулся на многие десятилетия. Лишь в 1858 г, в Казани была построена первая мельница, полностью оборудованная вальцевыми станками и выпускавшая отличную крупчатку.
Паровые мельницы, оборудованные жерновыми поставами, определяли облик мукомольной промышленности. Их главным образом имел в виду В. И. Ленин, приводя данные, иллюстрировавшие рост фабричного производства в 50 губерниях пореформенной России— с 1866 по 1892 г., и делая из этого вывод, что «...паровые мельницы — характерный спутник эпохи крупной машинной индустрии».
Усовершенствование процесса измельчения на мельницах, оборудованных жерновами, и постепенная замена их более эффективными вальцевыми станками неизбежно требовали дальнейшей рационализации технологического процесса; это привело к улучшению методов подготовки зерна к помолу и развитию процессов просеивания и обогащения продуктов измельчения, В частности, заслуживают внимания изобретения: И, Красноперова «Самовейка для очищения манной крупы»; М. Ушакова «Самовейка, приспособленная к действию на крупчато-размольной мельнице»; А. Курбатова «Новый способ и снаряд для приготовления пшеничного зерна к помолу»; П. Крохопяткина «Промывальный снаряд для зерна»; А. Графова «Универсальный плоский рассев» и т. п.
Усилиями славной плеяды русских технологов-крупчатников на мельницах Поволжья и Украины прочно утверждается крупчатный помол, получивший признание далеко за пределами нашей родины.