Джон Стивенс (изобретатель из Висконсина)
Джон Стивенс | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | 4 декабря 1840 г. |
| Умер | 5 августа 1920 г. ( 79 лет |
| Занятие | Мукомольник |
| Известный | Изобретение валковой мельницы |
| Подпись | |
 | |
Джон Стивенс (4 декабря 1840 — 5 августа 1920) был мельником и изобретателем, жившим в Нине, штат Висконсин . Его изобретения в мукомольном производстве произвели революцию в этом процессе, что привело к широкомасштабным изменениям в регионах выращивания пшеницы и к преобладанию отдельных мукомольных компаний и производителей мельничного оборудования. Сегодня Патентную муку все еще называют благодаря патентам Стивенса.
Ранний период жизни
[ редактировать ]Джон Стивенс родился в Ллекриде, Кардиганшир, Уэльс, 4 декабря 1840 года в семье Джона и Элизабет Боуэн Стивенс. Его отец был ландшафтным садовником. В 1854 году они эмигрировали в США, поселившись в Нине. Нина в то время была крупным центром мукомольного производства, а Висконсин был ведущим штатом по выращиванию пшеницы. [ 1 ] [ 2 ] Будучи подростком, молодой Джон пошел работать на фабрику, чтобы помочь прокормить свою семью. [ 3 ]
В 1860 году Стивенс начал работать на мельнице, принадлежавшей Джону Миллсу, на Верхней гонке . Здесь он встретил своего будущего партнера Тома Оборн. В результате серии консолидаций и роста Стивенс в конечном итоге купил этот завод и соседний завод, объединенные заводы, известные как Clement & Stevens. [ 4 ]
Предпосылки изобретения
[ редактировать ]
Пшеница и другие зерна растут на стебле и имеют внешнюю оболочку, известную как плевела , которая не является питательной для человека. Основное зерно — это твердая ягода, отделенная от плевел. Однако даже эта твердая ягода состоит из нескольких слоев, которые по-разному используются в качестве компонента муки. Наиболее желательной частью ягод пшеницы является эндосперм , богатое белком питательное вещество, естественное назначение которого (как и всех фруктов) — обеспечить питание семени при посадке. Чтобы извлечь этот эндосперм, крошечную внешнюю оболочку — отруби — необходимо взломать и отделить от эндосперма. В большинстве процессов, но особенно в процессе старой каменной мельницы, некоторое количество молотых отрубей всегда попадало в муку, которая обесцвечивала ее - и во времена Стивенса, чем белее мука, тем большую ценность она имела на рынке. Обратное также справедливо: полезный эндосперм прилипает к кусочкам отрубей, которые выбрасывают (или используют в качестве корма для животных). [ 5 ] Основная проблема фрезерования – правильно отделить эти куски. [ 6 ] Даже на современном рынке, где отруби с высоким содержанием клетчатки снова смешивают с мукой для получения цельнозерновой муки , по-прежнему крайне желательно контролировать этот процесс посредством правильного разделения компонентов.
Традиционно на протяжении веков пшеницу перемалывали в муку с помощью камней. Хотя характеристики камней и способы их использования и ухода со временем менялись, один и тот же основной процесс никогда не менялся. В середине 19-го века камни обычно поступали из Франции, их разрезали и обрабатывали так, чтобы на них были бороздки, так что они одновременно мягко раскалывали пшеницу и измельчали кусочки, которые смешивались с мукой. Помимо чистоты муки, другие соображения включали отсутствие нагрева муки во время ее измельчения. В целом процесс создания и поддержания надлежащего лица на камне, известный как «обработка» камня, был скорее искусством, чем наукой. [ 5 ] [ 7 ]
Изобретение валковой мельницы
[ редактировать ]
Партнер Стивенса Том Оборн имел нетрадиционный метод обработки камней, но дал более высокий выход. Одна часть обработки камня заключалась в «обдирке», при которой грани обычно сколывались и слегка придавались шероховатости. Вместо этого Оборн оставил поверхности гладкими, но в остальном скорректировал ширину камней и их скорость, чтобы компенсировать это. Стивенс предположил, что процесс Оборна приводил к меньшему разрушению внешней оболочки, а вместо этого аккуратно раскалывал ягоду и выбрасывал эндосперм. Именно на основе этого анализа Стивенс пришел к идее своего изобретения. [ 8 ]
Между 1870 и 1872 годами Стивенс опробовал несколько моделей, в том числе деревянные ролики, но пришел к выводу, что стальные ролики лучше всего обеспечивают необходимый тип растрескивания. Чтобы доказать свою точку зрения, Стивенсу нужно было настоящее устройство, и ему было трудно найти механический цех, который мог бы производить стальные рулоны достаточной длины и диаметра, и в конечном итоге он нанял фирму Farrell and Sons в Ансонии, штат Коннектикут . После того как валки были изготовлены, Стивенс разработал системы подачи пшеницы в валки и оптимизировал урожайность, экспериментируя со скоростью и расстоянием между валками. Со временем ему удалось повысить производительность мельницы с 200 баррелей в день при использовании каменного процесса до 500 баррелей в день при использовании стального вальцового процесса при том же количестве гидроэнергии. В дополнение к этому выходу на лошадиную силу также увеличился выход муки на бушель сырой пшеницы. [ 9 ]
Почти сразу же завод начал получать финансовую выгоду от нового процесса, который Стивенс и его коллеги пытались сохранить в секрете, но который, тем не менее, был скопирован конкурентами, поскольку они узнали о нем с помощью различных уловок. Чтобы защитить свои права на изобретение, в 1877 году Стивенс подал заявку на патент, а в 1880 году получил патент США № 225 770: Валик для измельчения зерна . Требования этого патента заключались в следующем:
- 1. Комбинация валков, предназначенных для прокатки с разными скоростями, с параллельными канавками, с плоскими поверхностями, с перекрещивающимися канавками.
- 2. Комбинация валков, предназначенных для качения с разными скоростями, с параллельными канавками, с плоскими поверхностями, причем рифленые поверхности проходят в одном направлении.
Эти претензии охватывали большинство важных аспектов изобретения (дифференциальная скорость, плоские поверхности на фиксированном расстоянии для оптимального раскалывания ягоды, скрещенные канавки), но были недостаточными для защиты всего, что он сделал, поэтому впоследствии Стивенс подал заявку на несколько других дополнительных патенты, охватывающие аспекты непрерывного измельчения (повторного измельчения отрубей) и разделения. [ 10 ]
Как отмечалось выше, несмотря на попытки сохранить изобретение в секрете, конструкция просочилась. Благодаря выданным патентам Стивенс смог получать патентные гонорары от фабрик по всей стране, особенно от фабрик, чей бизнес в Миннеаполисе процветал. Он также получил международные патенты в Канаде, Германии, Австро-Венгрии и Великобритании. [ 11 ]
Другие патенты Стивенса
[ редактировать ]За свою карьеру Стивенс получил в общей сложности девятнадцать патентов. Это были изобретения в других областях помола зерна, не связанные напрямую с изобретениями вальцовых мельниц, а также изобретения, вообще не связанные с помолом зерна.
Выход на пенсию Стивенса и наследие мукомольного завода в Висконсине
[ редактировать ]Стивенс продал права на свои изобретения в 1893 году и ушел из мукомольного бизнеса. Он построил и жил в самом большом особняке на Висконсин-стрит в Нине. [ 12 ] Он умер 5 августа 1920 года.
Во многом в результате революционного процесса производства валковых мельниц производство пшеницы в Висконсине упало до незначительного уровня, а все мукомольные заводы в Нине закрылись. Это произошло из-за того, что новый процесс гораздо лучше подходил для помола яровой пшеницы, которую можно было дешево выращивать на равнинах и в прериях Миннесоты и Дакоты . Однако эффект в Миннесоте, когда заводы Миннеаполиса, такие как Pillsbury и General Mills, внедрили этот процесс, привел к резкому росту в этом штате. [ 13 ] К 1889 году Миннесота была штатом номер один по выращиванию пшеницы в Соединенных Штатах. [ 14 ]
Однако Нина в целом не пострадала экономически из-за этих изменений, потому что энергия воды на реке Фокс все еще была ценной. Вскоре на смену мукомольным заводам пришли бумажные фабрики, например, [ 15 ] и даже в 21 веке долина Фокс-Ривер остается одним из крупнейших районов производства бумаги в мире. Были и другие дополнительные преимущества для экономики штата Висконсин, одна из которых заключалась в том, что компания Эдварда П. Аллиса была одним из немногих производителей, способных производить валки и вспомогательное оборудование для заводов, и эта компания быстро росла в во второй половине XIX века, диверсифицировав эту раннюю продукцию мукомольного производства в большой портфель горнодобывающей и мукомольной продукции. [ 16 ] Компания Эдварда П. Аллиса была предшественницей компании Allis-Chalmers . Еще один серьезный эффект на экономику северного Висконсина произошел, когда консорциум недавно разбогатевших мельников Миннеаполиса сформировал железную дорогу линии Су с целью доставки своей мучной продукции напрямую на восточное побережье и в Европу. В период расцвета лесозаготовительной отрасли компания Soo Line предоставляла лесорубам и поставщикам более дешевый, быстрый и прямой способ добраться до лесозаготовительных лагерей. Раньше этих сотрудников и материалы приходилось возить на большие расстояния по неровным дорогам на повозке, санях или пешком. [ 17 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лоусон 1908a .
- ^ Шмидт 1920 .
- ^ Лоусон 1908b , с. 248.
- ^ Лоусон 1908b , с. 249.
- ^ Jump up to: а б Миллар 1921 г.
- ^ Лоусон 1908b , с. 247.
- ^ Крейк 1870 .
- ^ Лоусон 1908b , с. 250.
- ^ Лоусон 1908b , с. 251.
- ^ Лоусон 1908b , с. 252.
- ^ Лоусон 1908b , с. 254.
- ^ Лоусон 1908b , с. 255.
- ^ Робинсон 1915 , стр. 77–79.
- ^ Шмидт 1920 , с. 408.
- ^ Лоусон 1908a , стр. 428–439.
- ^ EP Allis Company 1889 .
- ^ Хочкис 1886 , стр. 256–257.
- Атрибуции
- Лоусон, Публий Виргилий (1908). История, округ Виннебаго, штат Висконсин . CF Купер и Ко . Проверено 15 сентября 2013 г.
- Шмидт, Луи Бернар (1920). «Движение индустрии выращивания пшеницы в Соединенных Штатах на запад» . Журнал истории и политики Айовы . XVIII . Айова-Сити: Государственное историческое общество Айовы: 396–412 . Проверено 15 сентября 2013 г.
- Лоусон, Публий Виргилий (1908). «Изобретение валковой мельницы» . Труды Государственного исторического общества Висконсина . Мэдисон, Висконсин: Историческое общество Висконсина: 244–258 . Проверено 27 сентября 2013 г.
- Миллар, Эндрю (1921). Пшеница и продукты из нее . Лондон: Сэр Исаак Питман и сыновья, Ltd. Проверено 26 сентября 2013 г.
- Крейк, Дэвид (1870). Практичный американский Миллрайт и Миллер . Филадельфия: ХК Бэрд . Проверено 26 сентября 2013 г.
- Робинсон, Эдвард Ван Дайк (1915). Ранние экономические условия и развитие сельского хозяйства в Миннесоте . Миннеаполис: Университет Миннесоты . Проверено 15 сентября 2013 г.
- Какие мельницы мы строим . Компания Эдварда П. Эллиса, 1889 г. Проверено 26 сентября 2013 г.
- Хочкисс, Джордж Вудворд (1886). Справочник лесорубов Хочкисса по Чикаго и Северо-Западу . Чикаго: RR Donnelley & Sons . Проверено 27 сентября 2013 г.