Навіщо потрібна вітряк
Коли мова заходить про вітряних млинах, відразу згадується знаменитий літературний герой Мігеля де Сервантеса Сааведра - Дон Кіхот, в запаленому мозку якого вони постали у вигляді велетнів. Перша вітряк з'явилися на берегах Нілу (близько трьох тисячоліть тому), саме в цих краях пшениця давала щедрий урожай. Перші конструкції були досить примітивними. Щоб змолоти відро зерна, було потрібно не менше п'яти-шести годин роботи. Ручні жорна при наявності одного фізично сильного чоловіка дозволяють перемолоти відро пшениці години за півтори.
Принципи розуміли зерна в борошно
Процес перетворення зерна на борошно на сучасних млинах проходить у кілька етапів. Перед помелом зерно очищається на спеціальних установках. Сита дозволяють розділити масу за розміром, а спеціальні трієри видаляють з неї домішки. Це досить хитра машина, вона розпізнає конфігурацію окремих зерен і відкидає в бік все, що відрізняється за формою. Далі маса замочується. Ця операція потрібна, щоб поверхневий шар (його називають висівковий) легше знімався. У висівках залишається лушпиння і зародкові зони зерна. Тепер настає найвідповідальніший момент - виконується обрубка. Вона дозволяє прискорити процес розмелювання зерна на жорнах. Сучасні жорна багато в чому нагадують ті, які використовувалися ще в давнину. Це два кола. Один з них нерухомий, а інший обертається щодо першого. У верхньому мається живить отвір, сюди надходять зерна. Зерно рухається від центру до периферії, стикаючись з поверхнею жорен. Ті тиснуть з певним зусиллям, здираючи тонкий шар, який і перетворюється на муку. У міру стирання від цільних зерен не залишається нічого, крім борошна, яка зсипається з поверхні нерухомого жорна. Фінішна операція - це поділ борошна на ситах. Через найтонші проходить борошно вищого гатунку, далі відокремлюються та інші сортові фракції. На самому грубому ситі залишаються порівняно великі частки - це улюблена багатьма (але хтось її і не любить) манна крупа.
Як спіймати вітер
Природа вітру - це рух потоку повітряних мас. Десь вітер щодня дме з великою швидкістю, але є місця, де його довго не можуть дочекатися. Першими його зуміли піймати моряки, вітрила легко вловили легкий подув і потягнули суду в напрямку потоку. Дещо пізніше навчилися ставити і косі вітрила, з'явилася можливість рухатися і під кутами, лавіруючи, досвідчені моряки можуть плисти і назустріч вітру. Для приводу обертових жорен знадобилося інакше розташувати кілька вітрил. Їх пришили до радіальних напрямних, сидячим на валу. Потім перетворили в лопаті. Тепер тиск повітряного потоку змушує рухатися кожну лопать, тут поступальний рух повітря перетворюється в обертальний рух вала. Вітряк спрощеного приводу мала жорна, які оберталися в горизонтальній осі. Багато складнощів подолали винахідники давнину, щоб знайти способи підтискати нерухомий жорно до обертається. Серед малюнків єгипетських пірамід є такі, які показують, як вітер на млині перемелює зерно на борошно.
Класична вітряк
Питання про те, як передати обертання від горизонтальної осі до вертикальної, довго не міг вирішитися. Багаторазово намагалися змінити напрямок обертання валів. Але технічне рішення так і не знаходилося. У манускриптах є схеми пристроїв для перетворення напрямків обертання. Найбільш поширена конструкція приписується Архімеда (вітряк по Архімеда зображена на фресках, вивезених римлянами з Сіракуз). Він придумав зубчасті колеса, виготовлені з колод, закріплених на ободах коліс. Геніальна ідея була втілена в десятках тисяч млинів, розкиданих по світу. У них вітер змушує обертатися горизонтальний вал, на кінці якого встановлено колесо. На його ободі є міцно зафіксовані зуби (круглі бруски), встановлені з певним кроком. Перпендикулярно горизонтальному валу встановлений вертикальний. На ньому теж є колесо з аналогічними зубами. Вийшов аналог шестерневого механізму, що передає крутний момент під заданим кутом (в даному випадку 90 °). Вертикальний вал обертає рухливий жорно, в нього рівномірно засипається зерно, яке перетворюється на муку. В результаті вийшла млин для борошна.
Як влаштована сучасна млин
У сучасних конструкціях замість складного шестерневого механізму, виготовленого з дерева, використовуються інші пристрої для передачі обертання. Сьогодні тільки на узбережжі Піренейського півострова працюють кілька десятків млинів. В них використані фрикційні варіатори - редуктори, що перетворюють напрямок обертання, а також забезпечують потрібну швидкість обертання робочого валу. В Норвегії та Ісландії застосовується дещо інший привід, там працюють конічні шестерні, виготовлені з бронзи. На вулиці XXI століття, але вітряк все одно знаходить застосування і в наш час.
Які млини використовуються сьогодні
Великі обсяги промислової переробки зерна неможливо подужати тільки з використанням вітру. Для приводу обертання жорен застосовуються синхронні електродвигуни з фазовим ротором. Вони можуть плавно змінювати частоту обертання валу. Для зерна і борошна характерно прояв термопластичних властивостей - розплавлення при нагріванні. У процесі помелу борошна температура поверхні жорен підвищується, тому швидкість обертання обмежується розумними межами. Якщо не обмежити, то може статися спалах борошна, а її наявність в повітрі, відповідно, призвести до вибуху. Сучасні жорна всередині себе мають досить складну систему охолодження. У зоні їх роботи встановлені термодатчики, які контролюють хід технологічного процесу. Впровадження комп'ютерів в технології не оминуло і млинове виробництво. На сучасних млинах датчики контролю різних параметрів встановлені по всьому технологічному ланцюгу: від прийому зерна на склад до упаковки борошна в тару і навантаження в транспортний засіб, який доставить її на хлібопекарський завод або в магазин.
Млин своїми руками
Міні-млини застосовуються у фермерських господарствах для приготування кормів з використанням борошна грубого помелу. Відомо, що організм тварин краще засвоює не суцільне зерно, а дроблення. Для цього застосовують невеликі зернодробилки або машинки для грубого помелу. Млин своїми руками створюється в наступній послідовності. Потрібно виготовити жорна. Для цього застосовують два товстостінних диска, їх робочі поверхні насікають бородком або зубилом. В результаті виходять жорна. Потім у верхньому жорні просверливается отвір. До нього приварюють конус з тонкостінної жерсті (живильник, що подає зерно в зону помелу). Організовують привід обертового жорна, тут найпростіше використовувати клиноременную передачу. Тому болтами до верхнього диску прикручують шків. На валу електродвигуна також встановлюють шків. Тепер обертання валу двигуна буде передано до жорно млини. Залишається тільки укласти всю конструкцію в корпус і почати виробляти борошно.
