История РАЗВИТия пищевой инженерии

Значение этого первого шага трудно переоценить. Прежде человек собирал лишь ту пищу, которую давала ему сама природа без всякого его участия. Теперь он научился заставлять природу снабжать его тем, в чем он нуждался. Все его предыдущие успехи выглядят малозначащими по сравнению с этим огромным скачком вперед. Развитие земледелия и сопровождавшее его развитие техники представляют собой первую в человеческой истории великую техническую революцию.

Чтобы развивать земледелие, людям пришлось изобрести специальные орудия труда: деревянную мотыгу для рыхления почвы, деревянный или костяной серп с кремневой насадкой для жатвы хлебных злаков, цеп для их обмолота, ручной жернов для размола зерна. Мотыга также имела своего предшественника: палку для вскапывания почвы, применявшуюся в мезолитические времена. В свою очередь песты и ступы, употреблявшиеся палеолитическим человеком для других целей, использовались в качестве первых ручных мельниц.

Но с постепенным развитием неолитического хозяйства пришло, наконец, такое время, когда общество могло позволить себе содержать специалистов, которые совсем  не  занимались производством пищи, а после этого уже всякое  случайное открытие выплавки  меди, которое бы в период раннего неолита просто отмели как бесполезное и вскоре забыли, могло быть употреблено на пользу человеку.

Величайшим нововведением в земледелии был плуг. По сравнению с мотыгой, которой взрыхляли почву, это было огромным шагом вперед. С плугом связано и другое важное изобретение – упряжь для животных, прежде всего для быков. Таким образом, люди впервые нашли способ использования некоего «нечеловеческого» источника энергии, чтобы избавить себя от бремени изнурительной физической работы. В города приходилось доставлять продовольствие, для чего люди пользовались полозьями, которые они унаследовали от своих мезолитических предков.

А затем они сделали решающий шаг, изобретя колесную повозку, по существу представлявшую собой сани на колесах, крепившиеся к дышлу плужной упряжки для быков. На колесных повозках в Шумере ездили уже в 3500 году до н. э. Приблизительно к тому же времени относятся и первые попытки использовать неживую силу: силу ветра для парусных судов. Парусные суда использовали в Египте вскоре после 3500 года до н. э. Те относительные удобства и безопасность, которыми мы пользуемся сегодня, основаны главным образом на использовании неживой силы — энергии ветра, воды, угля и нефти. И именно там, на древнем Востоке, на заре цивилизации были сделаны первые шаги в направлении к нашей современной эпохе энергии.

Бронза, являвшаяся слишком редким и дорогим материалом, мало расширила власть человека над природой. В больших количествах из нее никогда не делали земледельческих орудий, вследствие чего земледелие  в бронзовом   веке  так   и   задержалось почти на том же уровне, что и в эпоху позднего неолита. Пока земледелие оставалось на прежнем уровне, условия жизни в целом почти не изменились, а прибавочный сельскохозяйственный продукт был настолько   мизерным, что не требовал создания каких-то специальных устройств для его переработки, да и ремеслом могла заняться лишь ничтожная прослойка.

Дешевое и повсеместно встречающееся железо в корне изменило образ жизни человека. Земледелец получил, наконец, металлические орудия, чрезвычайно повысившие производительность труда при обработке земли. До 1000 года до н. э. в Палестине уже применялись железные мотыги, лемехи, серпы и ножи. 

Возможности оснащения машин металлическими деталями, равно как и возможности изготовления из железа орудий труда для обработки камня и дерева, открыли новые горизонты в области производства самых разнообразных механизмов и, следовательно, широкие возможности для новых изобретений. Весьма примечательна в этом отношении механизация мукомольного дела. В бронзовом веке зерно толкли в ступе или растирали каменным валиком на камне с небольшим углублением (седельная ручная мельница). В любом домашнем хозяйстве мололи муку сами, сами занимались приготовлением пищи, необходимости в изобретении и создании машин для изготовления пищевых продуктов не было.

Рис. 1.   Домашняя   мельница   времен   Римской   империи  с конным приводом   (в  качестве  тягловой   силы чаще использовались ослы)

 

Особенный интерес представляет развитие в рассматриваемый период мукомольной мельницы. Примерно к 600 году до н. э. (а возможно, несколько раньше) была изобретена вращательная ручная мельница, в которой зерно растиралось между двумя каменными жерновами, верхний из которых вращался на железном стержне, выступавшем из середины нижнего жернова. Даже в своем простейшем виде вращаемая вручную мельница требует меньшей затраты энергии и дает муку лучшего качества. Спустя одно или два столетия в пекарнях стали устанавливать мельницы более крупных масштабов. Вращал такую мельницу обычно ходивший по кругу осел, упряжь которого крепилась к верхнему жернову, вращавшемуся вокруг выступавшего из него вала. Подобное приспособление использовалось (возможно, несколько раньше) для дробления руды, например на серебряных рудниках Лавриона под Афинами [8].

Наряду с различными зернотерками и мельницами примерно с IV в. до н. э. в Греции стали применяться мукомольные поставы, где верхний жернов вращался животными – ослами, мулами, лошадьми, а также нередко рабами.

Вот как описывал во II в. н. э. Апулей такого рода мельницу: «Там непрерывно ходило по нескольким кругам множество вьючного скота, вращением своим приводя в движение разные жернова; машины безостановочно вертелись, не зная отдыха и размалывая зерно на муку не только целый день, но и всю ночь напролет».

Следует упомянуть особо о двух изобретениях Герона. Одним из них, безусловно, была ветряная мельница, которая приводила в движение меха особого зацепного приспособления  с падающим  грузом   (рис.  2). Другое изобретение – простейшая паровая турбина, способ действия которой иллюстрируется на рис. 3. Важно то, что здесь мы встречаемся с двумя устройствами, которые можно было превратить в эффективно действующие первичные двигатели. Но для Герона это была просто забава. Турбина  вращается  сама  по себе и ничего не приводит в движение. Ветряная мельница приводит в действие особое приспособление, но это всего лишь хитроумная безделушка. Правда, при существовавшем тогда уровне технических знании турбину нельзя было превратить в двигатель, но   ветряную мельницу, вероятно, можно было бы. Однако никаких данных о попытках использовать мельницу для облегчения тяжелого труда нет. Пока существовал неиссякаемый источник двигательной силы  в виде рабов, изобретатели из привилегированных слоев общества не испытывали серьезных побуждении к решению проблемы овладения природными силами.

 

 

Рис. 2. Ветряная мельница Герона, приводившая в движение водяной насос

 

Рис. 3. Примитивная паровая турбина Герона (сила отталкивания вырывающегося из отверстия пара вращает шар).

 

Приблизительно в это же время сложилась наиболее рациональная конструктивная схема оборудования для перемешивания, традиционный вид которого представляет собой  вертикальный цилиндрический аппарат с мешалкой, ось вращения которой совпадает с осью аппарата (рис. 4); сложившись более двух тысяч лет назад она до сих пор не претерпела принципиальных изменений [2].

 

Рис. 4. Аппарат для перемешивания, найденный при раскопках г. Помпеи, засыпанного при извержении вулкана в 79 г. н. э.

 

Гораздо более коренной ломкой сопровождалось изобретение водяного колеса, сделанное, по-видимому, еще в начале первого столетия до н. э. первобытными племенами, населявшими горную местность к северу и востоку от Римской империи. Надо напомнить, что человек впервые овладел силами неодушевленной природы, оснастив суда парусами еще накануне 3000 годи до н. э. Водяное колесо было новым шагом в том же направлении, но  многие столетия применение водяного колеса ограничивалось мукомольным делом, но в конечном итоге оно стало главным источником двигательной силы, на фундаменте которого протекали начальные стадии развития современной цивилизации.

Примерно к III в. до н. э. относится начало применения простейших водяных мукомольных мельниц. По-видимому, это были мельницы мутовчатого типа с горизонтально расположенным («лежачим») водяным колесом, снабженным изогнутыми лопатками. Раньше всего такие мельницы распространились в Греции и Малой Азии.

Видный конструктор Филон Византийский описывает в 230 г. до н. э. (возможно, лишь в качестве проектов) вертикальные водяные колеса: подливное (нижнебойное) и наливное (верхнебойное). Во владениях понтийского царя Митридата VI Эвпатора в I в. до н.э. производился размол зерна на водяной мельнице. В книге Витрувия «Об архитектуре» описана водяная мельница с подливным колесом. В IV в. н. э. в Риме существовали уже общественные водяные мельницы. Греческий поэт Антипатр из Фессалоник (I в. до н.э.) приветствовал появление водяной мельницы как «освободительницы рабов и восстановительницы золотого века». К сожалению, мечты поэта не осуществились. Водяные мельницы получили в античном мире слабое распространение, господствующими оставались прежние типы мукомольных заведений, вроде описанных Апулеем. А там, где были введены водяные колеса, положение рабов не улучшилось [2].

За триста-четыреста лет водяное колесо претерпело эволюцию от устройства, применявшегося исключительно для размола зерна, до универсального двигателя, повсеместно используемого в различных отраслях промышленности и облегчающего по возможности труд человека [8].

Ветряные мельницы подчинили человеку еще и силу ветра. Некоторые источники [3,8] относят их появление в Европе к концу XII века, некоторые – к X веку [5]. В странах ислама ветряные мельницы встречаются уже с VII века. Но устроены они были совсем иначе: к ободу горизонтального колеса с жерновом, вращавшегося на вертикальном валу, крепили лопасти. Европейская же конструкция походила на современную ветряную мельницу. Ее крылья отходили от горизонтального вала, вращение которого передавалось жернову парой зубчатых колёс. Ветряные мельницы наряду с водяными мельницами вытеснили помол ручными жерновами

Ассортимент продукции, производимой в древности и средние века, не отличался разнообразием. Многие привычные для нас сегодня продукты питания тогда были неизвестны или служили деликатесом для избранных.

Возьмём, к примеру, масло. Очень долгое время этот продукт оставался почти совсем неизвестным. В письменных источниках лишь Диоскуорид и Плиний Старший в первом веке нашей эры сообщают, что у некоторых «варварских» народностей (к ним они относили скифов, кельтов, германцев) добывается и употребляется в пищу масло, которое, как вместе с тем отмечается, было отнюдь не распространенной пищей, а редкостным деликатесом.

В небольшом стихотворении поэта раннего средневековья Фортунатуса (530-609) говорится уже именно о сливочном масле и его употреблении в намазанном на хлеб виде. В земельных постановлениях Карла Великого (правил Францией в 768-814 годах) масло упоминается дважды и притом среди тех продуктов, для производства которых требуется особая чистоплотность. Имеются известия, что норвежские викинги уже в VIII веке брали с собой в дальние плавания бочонки с коровьим маслом.

А в средние века масло по-прежнему оставалось пищей избранных, и мало что было известно о его питательности, составе, влиянии на организм человека. Здесь можно привести любопытный факт. Николай Коперник (1473-1543) – выдающийся астроном, математик, оригинальный философ, был еще и видным врачом своей эпохи. Так вот именно Коперник содействовал раскрытию ценных пищевых свойств сливочного масла, ратовал за его распространение в качестве вкусного и полезного продукта питания, рекомендовал употреблять и непосредственно в пищу, и как добавку к блюдам. Но и много позже у некоторых народов масло использовали только в лечебных целях. Так, декабрист Н. А. Бестужев, ставший в сибирской ссылке знатоком и организатором молочного дела, сообщал, что буряты лечатся от простуды сливочным маслом.

Человек во все времена стремился облегчить и интенсифицировать свой труд. Не было исключением и маслоделие. На протяжении тысячелетий можно насчитать несколько сот разновидностей маслобоек. Но как бы они ни были устроены, сам процесс заключался в том, что молоко – в кувшине ли, прикрепленном к палке, в продолговатом ли кожаном мешке, подвешенном к потолку жилища, - так или иначе приводили в колебательное движение, подвергали сотрясениям, вибрациям. Чтобы ускорить отделение жировых шариков от массы молока, в древности использовали и силы, действующие при вращательном движении (рис. 5). Заметим, что на том же принципе основана работа и многих современных маслодельных установок.

Примитивные устройства для сбивания масла обнаружены при археологических раскопках древнего шумерского города Ур, существовавшего за 5-3 тысячи лет до нашей эры. Они многократно упоминаются и «В жалобах сердца» – шумерской песне-сказке.

 

                                                                     а                                  б

Рис. 5. Древнеиндийский (а) и древнекитайский (б) способы сбивания масла из молока и сливок

 

Такому лакомству как мороженое никак не откажешь в популярности. И известно оно с давних времен. В IV веке до нашей эры древнегреческий врач и естествоиспытатель Гиппократ рекомендовал употреблять замороженные напитки. Но все хорошо в меру, и, наверное, потому Сенека упрекал римлян в чрезмерном увлечении ими. Существует легенда, что мороженое даже послужило славе Александра Македонского, который из-за сильной жары собирался прекратить свой поход в Персию и Индию. И лишь когда с гор ему доставили лед и приготовили некое подобие теперешнего фруктового мороженого, великий полководец решился продолжить кампанию.

Однако так случилось, что замороженные напитки забыли и в Европе о них вновь узнали только после путешествий Марко Поло, который в XIII веке привез в родную Венецию из длительного странствия в Китай рецепты приготовления мороженого. Лакомство вызвало восторг и вошло в число изысканнейших блюд в королевских домах.

Постепенно употребление мороженого стало более «демократичным», и этот деликатес научились готовить в простых крестьянских семьях. Писатель Василий Субботин в повести «Прощание с миром» приводит подробное описание кустарной примитивной технологии приготовления мороженою в далекой вятской деревне конца 20-х годов: «А еще каждую зиму, особенно когда приходили праздники, у нас всегда делали мороженое молоко. Делалось оно так. В деревянное, липовое чаще всего, корыто наливали свежего молока и выставляли его на ночь на мороз, в те же сени выставляли. За ночь молоко замерзало, застывало и превращалось в сплошной такой белый лед. После этого его выбивали, выколачивали его оттуда, из корыта, выскабливали ножом, а то и топором вырубали. Затем это замороженное молоко в том же корыте, а то даже и в ступке деревянной растирали деревянной толкушкой, пестиком таким деревянным, долго его взбивали, долго толкли. Молоко постепенно превращалось в холодную пенящуюся массу, в очень вкусную пену белую. Пока не растает совсем, оно очень вкусное. Чем больше его толкли, тем оно пенистее и маслянистее становилось и тем вкусней было. Его так и называли у нас: мороженое молоко. Ни один праздник зимний не обходился без мороженого молока, С блинами уж обязательно мороженое молоко полагалось подавать. Без этого, что называется, ни блинов, ни праздника не было».