О чём ещё можно говорить в жаркую погоду? Конечно же, о холоде! :-)
За свою историю человечество придумало множество интересных способов достижения холода, и об одном из них мы уже говорили ранее — взять хотя бы ту же самую трубку Ранка-Хилша или, например, парадоксальный холодильник, работающий от источника огня!
Однако методы достижения холода не ограничиваются только подобным, и существует ещё как минимум один, уже многие десятки лет находящийся вне внимания широкой публики — о нём (и не только) мы и поговорим сегодня… ;-)
Всю свою историю человечество испытывало проблемы с сохранением скоропортящихся материалов — холодильников ещё не существовало, и вынужденно было разработано множество подходов, позволяющих сохранять продукты на долгое время:
Соление — по праву считается древнейшим способом сохранения скоропортящихся продуктов и известно ещё, например, со времён Античности, откуда дошли до нас сведения о солении рыбы впрок.
Впрочем, об использовании соли для сохранения пищи было известно и ранее, где, например, одни из самых ранних свидетельств относятся ещё к периоду примерно 6000 лет до нашей эры.
Причём соление можно назвать некоторым компромиссом — общеизвестно, что такой способ существенно меняет вкус пищи, и приходится либо мириться с этим, либо же вымачивать её в пресной воде с целью избавиться от излишков соли (что одновременно «избавляет» и от полезных веществ, уходящих с водой).
Второй стороной процесса соления является необходимость соблюдения правильной технологии засолки, что подразумевает обеспечение концентрации соли в растворе примерно более 10% (для надёжного посола, однако, есть и варианты более слабых концентраций — «слабый посол»).
Тем не менее для достижения надёжного результата концентрация важна, и, в связи с этим является хрестоматийным пример появления такого блюда, как сюрстрёмминг (ммм, вкуснятина (наверное) :-D) — квашеной сельди, как раз и появившейся как результат нарушения технологии посола из-за недостатка соли в период военных действий, что вызвало брожение, и на свет появился продукт с неоднозначной репутацией*.
*На видеохостингах можно найти множество роликов, где компании серьёзных людей на спор садятся есть баночку этой вкуснятины под видеозапись.
Спойлер: из 100% начинавших — выдерживает процентов 10 и менее (по моему наблюдению)… :-B
Собственно говоря, неоднозначная репутация продукта подтверждается запретом ряда транспортных компаний к его перевозке на борту. :-B
«Аппертизация», «пастеризация» — тоже очень интересные методы, которые берут своё начало из периода наполеоновских войн, задействовавших недавнее (на тот момент) изобретение французской революции — массовую мобилизацию, и столкнувшихся с существенной проблемой: порча солёных мясных продуктов, которых требовалось значительное количество для большой армии, где в ходе массовых поставок также массово нарушалась и технология соления, что приводило к вспышкам заболеваний и, по большому счёту, к неуверенности в наличии обеспеченности нужным количеством продуктов в любой момент времени.
Проблему надо было как-то решать, и французское правительство объявило конкурс с огромной наградой для того, кто найдёт максимально дешёвый и простой способ.
Прослышав об этом, в работу включился и французский кондитер Николя Аппер:
Который через множество опытов практически выявил, что если поместить продукты в стеклянные бутылки с широким горлом из толстого стекла, подобного тому, которое используется для бутылок шампанского, после чего заткнуть их горловину пробкой, залить сургучом и долго кипятить — то продукты в таких бутылках не будут портиться долгие месяцы:
Он не был биологом, обладал сугубо практическим умом и понятия не имел, почему это работает — но это работало! Он представил своё изобретение (1809 г.) Наполеону и был лично награждён из его рук.
В дальнейшем, много позже, уже в 1860-х годах, за работу над этой проблемой взялся настоящий микробиолог (так как суть вопроса была всё равно не раскрыта) — знаменитый Луи Пастер:
Который и обнаружил, что причиной порчи были микроорганизмы, которые во время кипячения физически убивались, а герметичная укупорка сосуда мешала проникнуть новым вовнутрь!
Результатом его работ стало появление «пастеризации» — специального процесса по обработке продуктов с целью сохранения их срока годности и уничтожения бактерий, который заключался в нагреве продуктов до температуры ниже 100 °С: до 60 °С в течение 60 минут или до температуры в 70–80 °С в течение 30 минут.*
*В литературе обычно этого не пишут, однако я сам лично подозреваю, что причина, по которой он выбрал такой диапазон температур, заключается в том, что при таких температурах начинается необратимое свёртывание (коагуляция) большинства видов белков — а так как микроорганизмы представляют собой белковые структуры, то, соответственно, такой процесс и разрушает их физически.
Следствием появления пастеризации явилось то, что люди поняли, как можно бороться с «микромиром», одновременно максимально сохраняя (насколько возможно) полезные свойства самого продукта, которые в противном случае, при нагреве до температуры в 100 °С и более, необратимо начали бы утрачиваться*.
*Подобная обработка (пастеризация) не уничтожает все микроорганизмы, поэтому не может использоваться для обработки продуктов, которые будут храниться в закрытой таре (подробнее об этом тут).
Вяление — в своё время, помню, когда я в подростковом периоде прочитал ряд литературы о временах золотой лихорадки и, в частности, книгу о времени покорения Америки (книга была написана с точки зрения воина-индейца) — там было сразу заметно, какое существенное место занимает в жизни людей того периода заготовка дичи впрок*: мясо нарезалось тонкими пластинами, после чего производилось высушивание подвешенным на деревьях, просто на солнце и даже на костре, где далее, доведённое до хрустящего состояния сухости, оно перетиралось камнями до состояния муки или отдельных волокон — называлось это пеммикан (pemmican).
Затем эту «муку» могли смешивать с топлёным жиром и сушёными ягодами (для вкуса и полезности), после чего такая смесь, будучи утрамбованной в кожаные мешочки из шкур бизона, могла храниться годами без какой-либо порчи и холодильников и служить высококалорийной пищей в ходе долгих походов.
*Сама книга, если правильно помню, довольно старая и была написана на стыке между 1800-ми и 1900-ми годами, и там не раз и не два автор возвращался к процессу заготовки сушёного пеммикана, из чего можно сделать вывод, что сам процесс был весьма важен для людей того периода.
Обработка ионизирующими излучениями — относительно новый метод, появившийся в 1956 году и совершивший революцию: с помощью электронного ускорителя стали обрабатывать перевязочные материалы прямо в упаковке, где ионизирующее излучение, проникая сквозь упаковку и сам материал (например, медицинский бинт), физически разрушало живые микроорганизмы.
Итак, если мы некоторым образом подытожим сказанное выше, то можем отметить, что все существовавшие и доступные человечеству на определённый момент способы сохранения продуктов были достаточно проблемными с точки зрения либо существенного изменения вкуса продукта, либо чисто технической сложности (многочасовое кипячение, сушение/перетирка).
Тем не менее ещё с древних времён человек заметил, что холод помогает в деле сохранения продуктов, и стал использовать ледовые и снеговые объёмы для этих целей.
Низкая температура замедляет или вовсе останавливает (при достаточно низкой температуре) метаболизм микроорганизмов, так как для нормального обмена веществ их клеткам нужна жидкая вода как растворитель, а её практически полностью забирает на себя лёд. Таким образом, они начинают испытывать «жидкостное голодание» (как минимум, но не ограничиваясь этим), скажем так.
Собственно говоря, именно поэтому до нас и дошли в практически нетронутом состоянии разнообразные древние животные в той же самой вечной мерзлоте.
Но со льдом и снегом существует проблема: это сезонное явление в целом ряде стран (а в других и вовсе не наблюдается).
И со временем люди научились искусственно понижать температуру в определённых местах для использования в полезных целях — и до нас дошли подобные сооружения, например, такие как персидские или иранские Бадгиры:
На картинке выше можно видеть канат — специальный канал для протекания воды, над которым проходит всасываемый с поверхности горячий воздух и охлаждается, который затем подаётся в охлаждаемое помещение.
Кроме Бадгира существует и другая версия примерно аналогичного устройства — Яхчал:
Яхчал устроен таким образом, что содержит коническую башню и достаточно объёмные подземные помещения. Принцип его работы заключается в том, что в холодное время (например, ночью, когда температура снижается до достаточно низких значений в пустыне) холодный воздух, не встречая препятствий, начинает стекать через дверь — в подземные помещения.
В дневное же время тёплый воздух, попадающий также через ту же дверь, устремляется вверх, где в кончике башни сделано отверстие:
Таким образом, образуется тяга, постоянно удаляющая горячий воздух из конструкции, и конструкция способствует тому, чтобы в подземных помещениях постоянно накапливался и усиливался холод, где в итоге вода начинает замерзать сама собой от накопленного холода*…
*Скажу как человек, который имел дело с собственным погребом, — подобная концепция мне более чем понятна: в летний знойный день в погребе стоит такой холод, что зуб на зуб не попадает (я лично свидетель)! :-)
Тем не менее это конструкции достаточно древние, чья история насчитывает более 2000 лет, а их «мобильность» отсутствует как класс, что, конечно же, не могло удовлетворить уже потребностей развивающейся человеческой цивилизации…
Тем не менее решения искусственного понижения температуры долгое время в массовом использовании не существовало. Несмотря на то, что в бурный период развития целого ряда дисциплин в XIX веке и начали появляться первые экспериментальные, а позже и промышленные установки — такие как установка Джона Гори или Джеймса Харрисона (более подробную информацию можно найти ещё тут), но всё это было ещё дорого или громоздко (или «всё сразу и много» :-В).
Однако со льдом существовала такая проблема, что, несмотря на то, что он и мог предоставить нужную температуру (в районе 0 °С) для более-менее сносного сохранения продуктов, — он всё же не мог обеспечить достаточно низкую температуру (более –10 °C) для входящего в моду нового продукта: мороженого!
Но как минимум со времён Древнего Востока был известен ещё и альтернативный способ, что добавление некоторых веществ в воду, в частности, селитры, существенно снижает температуру воды на несколько градусов — это стало активно применяться для охлаждения напитков сначала в древней Азии, а затем, распространившись, и на Европу (сосуд с напитком ставили во внешний сосуд с водой, куда и была добавлена селитра).
Качественный прорыв в этой области случился в 1553 году, когда испанский врач Блазиус Вильяфранка обнаружил возможность* существенного понижения температуры, если посыпать селитрой лёд — при этом такое холодильное устройство было крайне простым: по сути, представляло собой два металлических сосуда, где во внешний была насыпана смесь селитры и льда, а во внутреннем находилась охлаждаемая смесь (будущее мороженое).
*Кто хорошо понимает латынь — может прочитать труд про это в оригинале вот здесь. :-B
Уже гораздо позже, в XIX веке, появилось и научное понимание механизма этого процесса: лёд практически при любой температуре содержит на своей поверхности некоторое количество жидкой воды, где между кристаллическим льдом и этой водой происходит некоторый обмен — часть воды постоянно замерзает, часть постоянно переходит в жидкое состояние; однако при одной и той же температуре скорость этого процесса стабильная, и в целом система, можно сказать, стабилизирована.
Это стабильное состояние нарушается, если на поверхность льда попадает соль: она сразу растворяется в тонкой прослойке воды и понижает её температуру кристаллизации (мы же знаем, что солёная вода замерзает при более низких температурах).
Таким образом, прослойка начинает всё более увеличиваться, заставляя лёд таять, и вода из этой прослойки не может более переходить в кристаллизованное состояние (при данной температуре).
Интересным фактором является тот, что процесс таяния — энергопоглощающий, то есть для плавления льда необходимо некоторое количество теплоты. А взять её можно только из окружающей среды, несмотря на то, что она сама имеет нулевую или даже минусовую температуру!
То есть в результате происходит что? Верно: начинается активный отбор теплоты от окружающей среды и, соответственно, понижение её температуры!
Процесс продолжается до тех пор (т. е. температура продолжает понижаться), пока вся система (лёд-вода-некая соль) не стабилизируется на каком-то новом значении температуры смеси…
Со временем наука открыла и другие смеси, позволяющие существенно понижать температуру*:
*Более подробно о них можно прочитать вот здесь.
Как можно видеть на картинке выше, в левой колонке показаны компоненты системы, в средней — сколько частей каждого компонента должно быть, а в правой колонке — какая температура может быть достигнута.
Из таблицы на картинке выше можно для себя отметить, что получение низких температур вовсе не требует только селитры — вполне возможно получение и с помощью обычной поваренной соли (NaCl, получаемая температура: −18 °C).
Показанный список не исчерпывающий, так как существует ещё довольно большое количество смесей для научного применения, описание которых можно найти здесь и огромный список ещё вот здесь.
А что же наше мороженое? :-) А с ним, по сути, всё просто — с момента открытия Блазиусом Вильяфранка охлаждающей смеси про подобную логику смешения не забывали и продолжали совершенствовать, только расширяя список составов и улучшая получаемый результат…
Последний качественный скачок перед эрой настоящих холодильников* случился в 1843 году, руками американки Нэнси Джонсон:
*По крайней мере, в части замораживающих устройств, применяемых массово для изготовления мороженого; хотя, как мы видим, что для научных целей подобные смеси никуда и не ушли и вполне себе существуют, используясь и по сей день.
Нэнси изобрела совершенно простое устройство (даже наивное с современной точки зрения) и, тем не менее, широко распространившееся — это всего лишь цилиндр, наполненный смесью льда и соли, в который вставлен другой металлический цилиндр, внутри которого уже, в свою очередь, с помощью специальной ручки-мешалки и перемешивается смесь для мороженого до состояния замерзания:
В дальнейшем этот аппарат пережил целую цепь модификаций, несколько изменив свой внешний вид:
И даже перейдя на электрический привод:
В дальнейшем появились и широко распространились компрессионные и ряд других холодильников, и всё стало намного проще…
Подытоживая, можно сказать, что мы узнали, как с помощью довольно специфического процесса можно совершать, казалось бы, невозможное — фактически получить отрицательную температуру «из ничего». Тем не менее, как мы видим, и в этом тоже нет ничего невозможного, и сам процесс занял достойное место среди методов понижения температуры…
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»