Печи из огнеупорного кирпича: история и современные применения.

Введение

Пекарная камера из огнеупорного кирпича, бетона или камня.

Печь из каменной кладки, в разговорной речи известная как кирпичная или каменная печь, представляет собой печь, состоящую из пекарной камеры, выполненной из огнеупорного кирпича, бетона, камня, глины (глиняная печь) или самана (саманная печь). Хотя традиционно такие печи топили дровами, в XIX веке широко использовались угольные печи, а современные печи из каменной кладки часто работают на природном газе или даже электричестве. Современные печи из каменной кладки тесно связаны с ремесленным хлебом и пиццей, но в прошлом их использовали для любых кулинарных задач, связанных с выпечкой. Печи из каменной кладки строят печники.

История и происхождение

Люди строили печи из камня и кирпича задолго до появления письменности. Этот процесс начался сразу после того, как наши предки стали использовать огонь для приготовления пищи, вероятно, с помощью вертела, жарки на открытом огне или углях. Однако крупные крахмалистые корнеплоды и другие продукты, требующие длительной готовки, лучше получались, если их запекали в горячем пепле, а иногда и покрывали горячими камнями и/или дополнительным слоем пепла. Большие объемы пищи можно было готовить в земляной печи – яме в земле, предварительно нагретой большим костром и дополнительно прогретой горячими камнями. Многие из этих практик продолжаются и сегодня, а также находят отражение в археологических находках, но печи из камня и кирпича, подобные тем, что мы знаем сейчас, появились только с началом земледелия и выращивания зерновых – другими словами, с хлебом (и пивом – вероятным источником дрожжей для подъема первого хлеба). Древние египтяне оставили изображения пекарей, кладущих тесто на горячий камень и накрывающих его горячим глиняным горшком – первой «настоящей» печью. Со временем печи для выпечки одной буханки стали достаточно большими, чтобы выпекать несколько, а методы строительства расширились от ям в земле до глиняных горшков, кирпичных и каменных куполов и сводов. Арабы в арабских странах Персидского залива используют печи из камня и кирпича для приготовления традиционного хлеба хубз. В Индии и Пакистане тандуры – это традиционные глиняные печи, хотя в настоящее время доступны и современные тандуры, работающие от электричества. Тандур с открытым верхом представляет собой переходный тип между земляной печью и римской печью из камня и кирпича. В доколумбовой Америке подобные печи часто делали из глины или самана, и теперь их называют испанским словом horno (означающим «печь»). Горно также традиционны на американском Юго-Западе. Традиционная печь из камня и кирпича с прямым поддувом часто называют «римской» или «черной» печью, и ее история в западной культуре восходит как минимум к Римской республике. Она получила название «черная» печь, потому что огонь образует сажу на своде печи. Черные печи часто строились для обслуживания целых общин (в отличие от общественных печей во Франции, которые часто принадлежали местным властям, а операторы взимали плату за их использование). Такие печи стали популярны в Америке в колониальную эпоху. Они широко используются в ремесленных пекарнях и пиццериях, ресторанах, предлагающих пиццу и выпечку, а также все чаще в небольших дворах и домашних условиях. Так называемые «белые печи» – более позднее изобретение, которые нагреваются снаружи, так что пламя и сажа не касаются внутренних стенок печи – они чаще встречаются как дополнительный элемент печи-камина. Компромиссная конструкция, известная как gueulard во Франции, сочетает в себе элементы как печей с внутренним, так и с внешним поддувом.

Humans built masonry ovens long before they started writing. The process began as soon as our ancestors started using fire to cook their food, probably by spit roasting over live flame or coals. Big starchy roots and other slower cooking foods, however, cooked better when they were buried in hot ashes, and sometimes covered with hot stones, and/or more hot ash. Large quantities might be cooked in an earth oven: a hole in the ground, pre heated with a large fire, and further warmed by the addition of hot rocks. Many such practices continue today, as well as showing up in the archeological record, but masonry ovens like the ones we know now only appear with the start of grain agriculture — in other words, bread (and beer — which is the likely source of the yeast used to make the first bread rise). Ancient Egyptians left drawings of bakers putting dough on a hot rock and covering it with a hot clay pot — the first "true" oven. Over time, the single loaf ovens grew large enough to bake multiple loaves, and construction practices expanded from holes in the ground to clay pots to brick and rock domes and vaults. Masonry ovens are used by Arabs in Arab States of the Persian Gulf for the preparation of the traditional khubz bread. In India and Pakistan, tandoors are traditional clay ovens, although these days modern electrically fired tandoors are available. The open topped tandoor is a transitional design between the earth oven and the Roman plan masonry oven. In the precolumbian Americas, similar ovens were often made of clay or adobe and are now referred to by the Spanish term horno (meaning "oven"). Hornos are also traditional in the American Southwest. The traditional direct fired masonry design is often called a "Roman" or "black" oven and dates in Western culture to at least the Roman Republic. It is known as a black oven because the fire generates soot on the roof of the oven. Black ovens were often built to serve entire communities (compare the banal ovens of France, which were often owned by the local government and whose operators charged a fee to oven users). Such ovens became popular in the Americas during the colonial era. They are widely used in artisanal bakeries and pizzerias, restaurants featuring pizzas and baked dishes, and increasingly as small backyard or home ovens. So called "white ovens" are a later development, and are heated from the outside of the masonry such that flame and soot never touch the inner oven walls—they are more common as accessory features of a masonry heater. A compromise design known as the gueulard in France combines aspects of both internal and external fired models.

Эффективность и использование

Масонские печи остаются популярными отчасти благодаря влиянию их использования на процессы приготовления пищи и вкус блюд. В отличие от современных газовых или электрических печей, которые готовят пищу, циркулируя горячий воздух внутри изолированного, легкого корпуса, масонская печь работает, накапливая тепло, подобно батарее, заряжающейся до предела. Когда печь нагрета, массивные стенки медленно отдают тепло в течение нескольких часов. Таким образом, пища готовится не только горячим воздухом, но и излучающим теплом от плотной каменной кладки, а особенно хлеб и пицца, которые готовятся без форм, получают тепло напрямую от горячих кирпичей пола (пекари называют этот дополнительный подъем теста "печной пружиной"). Кроме того, масонская печь удерживает пар, образующийся при приготовлении пищи. Насыщенная паром среда создает более ароматную и жевательную корочку (см. реакцию Майяра); она также сохраняет другие продукты сочными и нежными. Сочетание лучистого, контактного и конвективного тепла также ускоряет процесс приготовления. Для производства настоящей неаполитанской пиццы обязательно использование масонской печи, работающей на дровах.

Строительство

Ранние печи были простыми конструкциями из глины (обычно смешанной с песком для уменьшения растрескивания, как при изготовлении кирпича), возводимыми на опалубке из палок или песка. Когда глина затвердевала настолько, чтобы можно было прорубить дверной проем, песок вынимали, а опалубку из дерева выжигали. Дым выходил через дверной проем печи, либо непосредственно наружу, либо через дымоход, расположенный непосредственно над дверью. Кирпичные печи также можно строить на опалубке, однако во многих культурах были разработаны методы возведения куполов, не требующие опалубки, например, традиционные итальянские купольные печи. Они выкладываются свободно, иногда полагаясь только на глаз. Первый ряд – это круг из кирпичей или полукирпичей; следующий ряд укладывается на клиновидную подложку из раствора. Каждый последующий ряд кирпичей укладывается под более крутым углом, приближая купол к центру. Всасывание между сухими кирпичами и влажным раствором удерживает кирпичи на месте, пока ряды не приблизятся к вертикальному положению, после чего каменщик может использовать палку в качестве дополнительной опоры до тех пор, пока вершина купола не будет закрыта центральным замковым камнем. Квадратные или прямоугольные печи можно строить из стандартного кирпича с минимальной резкой. Специально клиновидные кирпичи облегчают и укрепляют своды, но без контрфорсов или стального каркаса вес свода давит на стены и может привести к обрушению. Круглые печи требуют больше резки, но обычно нуждаются в меньшем количестве контрфорсов. Все эти методы до сих пор используются, независимо от того, используются ли глина и кирпич, новейшие жаропрочные материалы или готовые модульные печи. Во всех случаях печи обычно располагаются под крышей или под каким-либо видом защиты от непогоды.

Современные методы изоляции

Возможно, самое значительное изменение в практике строительства печей из каменной кладки – это изоляция. Поскольку каменная кладка теряет тепло так же быстро, как (или даже быстрее), чем поглощает, ранние печи увеличивали время выпечки, наращивая массу. Более толстые стены удерживали больше тепла для выпечки большего количества хлеба, но только до определенного предела. Так как тепло переходит от более высокой к более низкой температуре, внешняя поверхность печи не может нагреться до такой же температуры, как внутренняя, если она не обернута огнеупорным материалом. Как и человеку в постели, печи нужен матрас снизу и утеплитель сверху, но если человек весит пару сотен фунтов, то печь может весить тысячи. В природе мало материалов, сочетающих в себе прочность на сжатие, теплоизоляционные свойства и устойчивость к высоким температурам, однако современные технологии значительно расширили выбор доступных вариантов.

Термодинамика изоляционных печей для каменной кладки

Некоторые конструкции печей замедляют потерю тепла, приподнимая печь над (или от) влажной земли. Традиционные канадские глиняные печи даже строились на деревянных каркасах, что возможно, если кладка достаточно толстая, чтобы предотвратить перегрев дерева (перекаливание может быть опасным). В качестве других изоляционных оснований можно использовать легкий камень, такой как туф или пемза. В 1980-х годах Алан Скотт, которого некоторые называют отцом-основателем современных дровяных печей, популяризировал практику строительства печей на легкой бетонной плите из легких заполнителей, таких как пемза, перлит или вермикулит. Он дополнительно снизил теплопотери, пропустив арматуру через опалубку на верхние края боковых стен, тем самым как бы "подвесив" плиту (и печь) на опорных стенах. После удаления опалубки оставался воздушный зазор около 2,5 см, изолирующий всю конструкцию печи от основания. Эта изоляция эффективно прерывала тепловой "мостик", который в противном случае позволял бы теплу из печи просачиваться в основание. Существуют и другие способы достижения аналогичных результатов. Коммерчески доступные высокопрочные изоляционные плиты создают хороший, прочный и теплый "матрас" для печи, который удобно решает проблему несущей изоляции и обеспечивает простой способ предотвратить контакт с окружающим холодом. Некоторые строители глиняных печей используют недорогое сочетание пустых стеклянных бутылок, окруженных изоляционной смесью глины и мелкого органического материала (опилки, шелуха, скорлупа орехов и т.д.). По мере выгорания органики в глине остаются тысячи крошечных пустот, образуя губчатый, изоляционный и прочный пеноподобный материал. Чтобы верхняя часть печи оставалась теплой, каменщики могут строить вокруг нее стены, как в ящике, чтобы освободить место для сыпучего слоя перлита, пемзы или вермикулита. Для более компактного профиля и округлой формы печь можно обернуть минераловатными одеялами (похожими на стекловолокно, но изготовленными из глины или камня и гораздо более устойчивыми к высоким температурам и тепловым циклам). Минераловатные одеяла необходимо покрывать – армированным штукатурным слоем, плиткой или аналогичным материалом. На основе обследования канадских глиняных печей, Бойли и Бланшетт предлагают оптимальное соотношение между высотой дверного проема и высотой купола – 63%. Более высокий купол снижает тепловое излучение, а высокий дверной проем способствует утечке тепла; если высота дверного проема менее 63% от высоты купола, воздух и дым не могут свободно циркулировать, и огонь будет гореть плохо. Современные каменные печи иногда мало напоминают свои прототипы и могут состоять лишь из отлитой колосниковой решетки (подобной камню для пиццы) внутри более традиционного внешнего корпуса печи. Такие устройства в основном используются в коммерческих целях, хотя доступны и настольные модели.

Some masonry oven designs slow heat loss by raising the oven up off (or out of) the damp ground. Traditional Canadian clay ovens were even built on wood frames, which is possible when the masonry is thick enough to prevent the wood from getting too hot (over firing can be dangerous). Other insulative plinth material might include lightweight stone like tufa or pumice. In the 1980s, Alan Scott, called by some the grandfather of modern wood fired ovens, popularized a practice of building ovens on a lightweight slab of concrete made with lightweight aggregate such as pumice, perlite, or vermiculite. He further reduced heat loss by extending the rebar through the formwork onto the tops of the side walls, effectively “hanging” the slab (and oven) on the supporting walls. Removing the form left about an inch of air gap to isolate the entire oven structure from the base. That isolation effectively broke the thermal “bridge” that otherwise allowed heat from the oven to leak into the base. Other methods achieve similar results. Commercially available, high strength insulative board makes a good, firm, warm “oven mattress” that conveniently solves the problem of weight bearing insulation and provides an easy way to break contact with surrounding cold. Some earthen oven builders use a lo cost combination of empty glass bottles surrounded by an insulative mix of clay and fine organic matter (sawdust, chaff, nut shells, etc. ); as the organics burn out, they leave thousands of tiny voids in the clay, making a spongey, insulative, and firm foam like material. To keep the top of the oven warm, masons may build walls around the oven, crib like, to make space for a loose cover of perlite, pumice, or vermiculite. For a smaller profile and a rounder look, the oven may be wrapped in mineral wool blankets (similar to fiberglass but made from clay or rock and much more resistant to high temperatures and thermal cycling). Mineral wool blankets do need to be covered — either with a reinforced stucco shell, tile, or equivalent. Based on a survey of Canadian clay ovens, Boily and Blanchette suggest an ideal relationship between door and dome height of 63% a higher dome will reduce radiant heat, while a high door will allow heat to escape; if the door is less than 63% of dome height, air and smoke can't circulate freely and the fire won't burn well. Modern masonry ovens sometimes bear little resemblance to their forebears, and can have just a cast deck (similar to a pizza stone) inside a more conventional oven exterior. Such devices are primarily used in commercial settings, though tabletop models are available.

Печи из кобса, глины и глины

Коб – британское название того, что по сути является саманным строительством (от арабского "аль-тоба", что означает "грязь"; "cob" – англосаксонское слово для "ком", и также используется для описания круглых буханок хлеба или небольших, коренастых лошадей). Как самый распространенный строительный материал на планете, земля, глина и строительство из коба становятся все более популярными среди людей, заинтересованных в более простых и менее разрушительных для окружающей среды материалах и методах. Печи, обожженные дровами, часто становятся первыми проектами, что привело к большому количеству проектов "кобовых печей", многие из которых задокументированы в сети. Однако ранние каменные печи, восходящие к Древнему Египту, обычно делались из местной глины, часто укрепляемой (для минимизации трещин) гравием, песком и/или соломой. Меньшие печи строили на формах из песка или на грубых, напоминающих корзину каркасах из прутьев. После покрытия формы песок выгребали, или прутья сжигали. Печи Клома были модульным (и иногда переносным) вариантом – по сути, большим перевернутым глиняным горшком с дверным проемом, вырезанным сбоку. Их часто окружали кирпичом, так как их встраивали в английские дымоходы, позволяя уголь и золу сгребать на общий очаг, а дыму – подниматься в трубу. "Подобно афинскому кухонному колоколу и примитивной зернотерке, грубая глиняная печь имела аналоги на протяжении нескольких тысяч лет, среди ее потомков – наши собственные печи из девонского гравия XVII века, встроенные в глиняную стену. Встроенные в боковую стену открытого очага, так что спереди было видно только отверстие, эти примитивно выглядящие печи все еще производились на гончарных предприятиях Барнстейпла до 1890 года".

Керамическая колокольня

Колокольчик или кухонный колокол представляет собой перевернутую керамическую чашу, обожженную в огне, с ручкой сверху. Его нагревают в огне вместе с плоским камнем или открытым участком на очаге. Подготовленное тесто помещают на горячий камень или пол очага, а затем накрывают колокольчиком, а для дополнительного нагрева – горячими углями или золой. Этот способ уходит корнями в Древний Египет и Грецию и, вероятно, является первой формой каменной печи.

Симуляция

Можно получить некоторые преимущества каменной печи, не возводя полноценную печь. Наиболее распространенный способ – использование камня для пиццы из шамотной керамики, который накапливает тепло во время предварительного разогрева духовки и передает его непосредственно дну пиццы. Обычные огнеупорные кирпичи можно использовать аналогичным образом для покрытия полки. Хлеб и мясо можно готовить в керамической кастрюле с крышкой, известной как "клош", "шлемертоф" (торговая марка) или подобной. Хорошие результаты также достигаются при выпечке хлеба в предварительно разогретой чугунной голландской печи с плотно прилегающей крышкой. Самым дорогим вариантом является керамическая или шамотная футеровка для духовки, которая обеспечивает многие преимущества "клоша", не ограничивая пекаря одним размером формы. Иногда можно выпекать хлеб на гриле, чтобы имитировать эффект лучистого тепла каменной печи; хотя это обычно используется для лепешек и пиццы, существуют рецепты хлеба, специально разработанные для приготовления на гриле, с использованием или без использования каменной или керамической нагревательной поверхности.