Энергия и цивилизация - читать онлайн книгу. Автор: Вацлав Смил cтр.№ 52

Ручные мельницы с воронками и каменным основанием стали первой базовой инновацией. Греческая мельница в форме песочных часов имела конусообразную воронку и такой же формы дробилку Продуктивность обработки зерна только с помощью человеческих мускулов была очень низкой (Moritz 1958). Утомительный труд с каменными жерновами или ступками позволял выдать не более чем 2–3 кг муки грубого помола в час. Два римских раба, прилежно моловших муку с помощью вращательной ручной мельницы (mola manualis, использовалась с III столетия до н. э.), могли произвести менее 7 кг муки в час. Более эффективными были помпейские мельницы (mola asinalis, использовались в основном в городах), изготовленные из грубой вулканической породы. На нижнюю цилиндрическую часть (meta) устанавливалась чаша (catillus) в форме песочных часов, мельницу вращал запряженный осел, который ходил по кругу. Но там, где не хватало места, использовали рабов, и те же рабы приводили в движение машины для замеса теста в больших пекарнях: главная пища империи создавалась ценой неимоверных страданий (примечание 4.11).

Мельница, приводимая в движение ослом (потребление энергии около 300 Вт), производила муки от менее 10 кг/ч до 25 кг/ч (Forbes 1965); жернова, которым передавалась энергия воды (1,5 кВт), мололи со скоростью между 80 и 100 кг/ч. Мука использовалась для приготовления хлеба, который давал около половины всей энергии пищи при типичном питании (доля хлеба порой превышала 70 %). Таким образом, единственная мельница за десятичасовую смену производила достаточно муки, чтобы накормить 2500–3000 человек, население приличного средневекового города. При использовании горизонтальных водяных колес жернова вращала непосредственно вода, но все вертикальные колеса и ветряные мельницы требовали эффективной трансмиссии из дерева, способной передать вращательное движение. И никакая мельница не смогла бы произвести хорошую муку без точно пригнанных и поддерживаемых в хорошем состоянии жерновов, верхнего и нижнего (Freese 1957). К XVIII веку каменные жернова обычно были 1–1,5 м в диаметре, до 30 см толщиной, весили около 1 т и вращались 120–150 раз в минуту. Зерно поступало через приемник в отверстие в верхнем (подвижном) жернове, затем сжималось и раздавливалось между плоскими поверхностями.

Подобные массивные камни должны были иметь очень точный баланс. Если они терлись друг о друга, то могли сами себя повредить и даже высечь искру. Если находились слишком далеко, то получалась очень грубая, некачественная мука. Требовался зазор в толщину листа толстой коричневой бумаги около отверстия и в толщину папиросной бумаги у края. Мука и отходы направлялись к внешнему краю камня по канавкам, которые делал умелый ремесленник с помощью острых инструментов. Обновлять канавки приходилось регулярно, через интервалы времени, определяемые качеством камня и скоростью работы, обычно каждые две-три недели. Блоки гранита, или твердого песчаника, или куски пористого кварца, скрепленные вместе и удерживаемые железными обручами, чаще всего брали для изготовления жерновов, но даже лучшие камни не справлялись с работой за один проход. После первого помола высевки удалялись, а мука заново пускалась в дело, и процесс мог повторяться несколько раз. Финальной стадией было просеивание через сито, после которого убирали все отходы и сортировали муку по категориям.

Веками помол с помощью воды или ветра все так же представлял собой тяжелый труд. Приходилось разгружать зерно и высыпать его в приемники; намолотую муку требовалось собирать, просеивать и паковать в мешки. Сита, работающие с помощью воды, появились в XVI веке, а полностью автоматическая мельница была сконструирована только в 1785 году американским инженером Оливером Эвансом, который предложил использовать бесконечные ремни с ведрами, чтобы поднимать зерно, и архимедовы винты для того, чтобы транспортировать его по горизонтали и распределять намолотую муку по поверхности для охлаждения. Изобретение Эванса не имело немедленного коммерческого успеха, но опубликованная им книга о мельничном деле стала классической (Evans 1795).

История приготовления пищи показывает очень небольшой прогресс до начала индустриальной эры. Открытые очаги и камины использовались для жарки (в огне или на шампурах, решетках или вертелах), для варки и тушения. Жаровни применяли для кипячения воды и жарки мяса, а простые каменные или глиняные печи – для выпекания хлеба. Плоский хлеб прилепляли на стенки глиняных печей (до сих пор это единственный способ испечь правильный индийский наан), а дрожжевой хлеб помещали на плоской поверхности. Нехватка топлива привела к изобретению способов готовки с низкими затратами энергии. Китайцы использовали с этой целью горшки на трех полых ногах (И) уже в 1500 году до н. э. Неглубокие сковороды с покатыми стенками – индийские и тайские kuali, китайские kuo, лучше всего известные на Западе под кантонским названием wok – ускоряли жарку, тушение и обработку паром (Е. N. Anderson 1988).

Происхождение кухонных печей остается неопределенным, но их широкое распространение очевидно потребовало освоения труб. Даже в богатейших частях Европы они редко встречались до начала XV века, поскольку люди продолжали полагаться на дымные, неэффективные очаги (Edgerton 1961). Многие китайские глиняные или кирпичные печи все еще не имели труб в первые десятилетия XX века (Hommel 1937). Железные печи, в которых огонь был полностью замкнут, начали замещать открытые очаги в области приготовления пищи и отопления только в XVIII веке. Знаменитая печь Бенджамина Франклина, придуманная в 1740 году, была не самодостаточным устройством, а печью внутри очага, способной греть с чуть большей эффективностью (Cohen 1990). В 1798 году Бенджамин Томпсон (граф Румфорд, 1753–1814) придумал кирпичное устройство с цилиндрической топкой и отверстиями в верхней поверхности, чтобы ставить горшки; печь эта изначально использовалась для больших кухонь (Brown 1999).

Примитивность и неэффективность традиционных методов отопления и освещения особенно примечательны, если сравнивать с часто впечатляющими механическими достижениями древних цивилизаций. Контраст еще больше на фоне широкого набора технических инноваций в Европе после Ренессанса. Открытые очаги и камины обеспечивали довольно слабое отопление почти на всем протяжении ранней современной эры (1500–1800). Свечение огня, мерцающее слабое пламя (часто дымивших) масляных ламп и (обычно дорогих) свечей обеспечивали все освещение в течение тысячелетий доиндустриальной эволюции.