Мельница: устройство, виды и история¶

Мельница — это технологическое сооружение или аппарат, предназначенный для измельчения различных материалов, преимущественно зерна, с целью получения муки, а также для дробления и перемалывания других твёрдых веществ (руд, минералов, строительных материалов). В узком смысле термин «мельница» обозначает предприятие по переработке зерна, в широком — любой агрегат ударного или истирающего действия, используемый в промышленности.

¶История развития

История мельниц насчитывает несколько тысячелетий. Простейшим орудием измельчения зерна была зернотёрка — два камня, между которыми растиралось зерно. Следующим этапом стала ручная мельница-жернова, состоящая из двух круглых камней: нижнего неподвижного (нижника) и верхнего вращающегося (бегуна). Такие устройства использовались в Древнем Египте, Месопотамии и Древней Греции.

Переход к механизированному помолу связан с использованием силы животных. В античности и средневековье широкое распространение получили мельницы с приводом от лошадей или волов, вращавших верхний жернов через систему зубчатых колёс. Однако подлинную революцию совершили водяные мельницы, впервые описанные ещё Витрувием в I веке до н. э. Вода, падающая на лопасти колеса, приводила в движение механизм, что позволяло перерабатывать значительно большие объёмы зерна.

Ветряные мельницы появились в исламском мире около VII века и достигли Европы в XII веке. Особенно широко они распространились в Нидерландах, Германии и России, где использовались не только для помола, но и для откачки воды с осушенных земель. К XIX веку паровые машины, а затем электрические двигатели вытеснили традиционные источники энергии, что привело к появлению промышленных вальцовых мельниц, работающих на металлических валках.

¶Устройство и принцип действия

Классическая мельница состоит из нескольких основных элементов:

• Привод — источник механической энергии (вода, ветер, пар, электричество, животные).
• Передаточный механизм — система зубчатых колёс, валов и ремней, передающая вращение от привода к рабочим органам.
• Рабочий орган — жернова, валки, молотки, шары или стержни, непосредственно измельчающие материал.
• Загрузочное и разгрузочное устройства — бункеры, ковши, шнеки, обеспечивающие подачу сырья и выгрузку готового продукта.

Принцип действия жерновой мельницы основан на истирании зерна между двумя каменными дисками. Верхний жернов вращается, а зерно подаётся через отверстие в центре (глаз) и распределяется по поверхности, постепенно продвигаясь к краю, где и выходит в виде муки. Расстояние между жерновами регулируется для получения муки разного помола.

Вальцовые мельницы, изобретённые в Швейцарии в 1870-х годах, работают иначе: зерно проходит через несколько пар стальных валков, вращающихся навстречу друг другу с разной скоростью. Это позволяет отделять оболочку зерна от эндосперма и получать более чистую и белую муку, чем при жерновом помоле.

¶Классификация мельниц

По типу привода выделяют:

• Водяные мельницы — используют энергию падающей воды (колесо с ковшами или лопатками).
• Ветряные мельницы — используют энергию ветра через крылья-паруса.
• Паровые и электрические мельницы — промышленные агрегаты с двигателями.
• Ручные и животные мельницы — исторические типы с мускульным приводом.

По конструкции рабочего органа мельницы делятся на:

• Жерновые (дисковые) — истирание между каменными или абразивными дисками.
• Вальцовые (валковые) — раздавливание и срез между металлическими валками.
• Молотковые — дробление ударом быстро вращающихся молотков.
• Шаровые и стержневые — измельчение в барабане с мелющими телами (шарами или стержнями), широко применяются в горной промышленности.
• Роторно-ножевые — резание и измельчение мягких материалов.

¶Применение в промышленности

Современные мельницы используются в различных отраслях:

• Мукомольная промышленность — производство пшеничной, ржаной, кукурузной и другой муки.
• Горнодобывающая отрасль — измельчение руд чёрных, цветных и благородных металлов перед обогащением.
• Строительная индустрия — помол цементного клинкера, извести, гипса, производство минерального порошка.
• Химическая и пищевая промышленность — переработка сахара, специй, красителей, полимеров.
• Энергетика — размол угля на тепловых электростанциях для сжигания в пылевидном состоянии.

¶Мельница в культуре и быту

На протяжении веков мельница была не только производственным объектом, но и важным элементом сельского пейзажа и социальной жизни. Мельник, как правило, был зажиточным и уважаемым человеком, а мельница — местом сбора местных жителей. С мельницами связано множество пословиц, сказок и литературных образов — от Дон Кихота, сражавшегося с ветряными мельницами, до образа «мельника» в русской классической литературе, например, в опере «Русалка» Александра Даргомыжского.

В России водяные и ветряные мельницы были широко распространены до начала XX века. Многие из них сохранились как памятники деревянного зодчества, например, в музеях-заповедниках Кижи, Малые Корелы и Суздаль. Традиционная русская ветряная мельница представляла собой шатровое сооружение, в котором поворачивалась только верхняя часть с крыльями.

¶Современное состояние

К началу XXI века традиционные ветряные и водяные мельницы практически полностью утратили производственное значение, сохранившись как туристические объекты и элементы культурного наследия. В то же время промышленные мельницы продолжают совершенствоваться: повышается их энергоэффективность, автоматизируется управление, разрабатываются новые мелющие тела и футеровки. В мукомольной отрасли наблюдается возврат интереса к каменным жерновам в сегменте органического и ремесленного производства муки, что связано с сохранением питательных веществ в цельнозерновом продукте.