I Romani costruivano mulini per utilizzi in attività agricole, minerarie ed edili. Intorno al III secolo a.C., i primi mulini venivano usati per macinare il grano. Sviluppi successivi e scoperte nella tecnologia della molitura estesero il loro utilizzo alla frantumazione di minerali nell'industria estrattiva e nelle attività costruttive quali il taglio di legname e del marmo. I mulini divennero un parte importante dell'economia romana, diminuendo la dipendenza dal lavoro umano, ed incrementando notevolmente la produttività ed efficienza in molti settori dell'economia romana.
Mulini utilizzati in agricultura
Mulini operati manualmente
Nel settore agricolo, i mulini consentivano la produzione di grandi quantità di farina che era essenziale per la panificazione. Prima che i mulini venissero inventati, gli uomini macinavano i cereali con macine da sella che consistevano di una pietra arrotondata pressata a mano contro una superficie di pietra piatta. La prima innovazione significativa arrivò nel tardo V secolo a.C. in Grecia, con l'introduzione della prima macchina molitoria: il Mulino Olynthus, anche conosciuto come mulino a tramoggia. Il Mulino Olynthus era costituito da pietre di sagoma rettangolare superiori ed inferiori. La pietra in cima aveva un lungo manico ed era azionata con movimento alternato da lato a lato. Il mulino aveva anche una depressione cava (o tramoggia) con una stretta fessura al proprio centro attraverso la quale il mugnaio introduceva il grano.
Mulini a conduzione animale
I mulini rotanti furono un miglioramento rispetto al Mulino Olynthus in quanto i manici potevano essere ancorati ad un animale per la macinazione. Il mulino rotatorio a conduzione animale apparve intorno al III secolo a.C. in Italia, ed uno degli esemplari migliori è il mulino di Pompei che viene spesso associato alla diffusione dei forni commerciali. Tali mulini di Pompei erano azionati da due asini imbrigliati ad una intelaiatura in legno. Il mulino consisteva di due parti: la macina inferiore (la meta) e la macina superiore (il catillus), entrambe ottenute da robuste rocce vulcaniche. Il catillus superiore concavo ed a forma di clessidra veniva fatto girare da asini. Aveva un foro al suo centro ed una tramoggia sulla sua sommità attraverso la quale il mugnaio introduceva il grano. La macina ruotava sopra la macina meta inferiore che era leggermente concava ed immobile. Il mulino rotante a conduzione animale risparmiò agli uomini la fatica della macinazione ed incrementò significativamente il gettito e la qualità della farina in quanto gli asini potevano azionare in continuità il mulino per diverse ore.
Mulini azionati ad acqua
Il mulino ad acqua fu un'altra invenzione significativa che, secondo la maggior parte degli storici, giunse nel tardo ultimo secolo a.C., o leggermente prima. In questa versione di mulino, pale colpite dall'acqua azionavano la macina catillus superiore con molta più potenza che non quella che veniva erogata dagli animali. I mulini ad acqua potevano quindi produrre quantitativi ancora maggiori di farina.
Molte sfide ingegneristiche dovettero essere risolte per la loro costruzione. Per esempio, era necessaria un'erogazione costante di acqua corrente, con la possibilità di fermarla durante i controlli e le riparazioni. Ciò venne risolto con canalizzazioni per mulini, a volte lunghe diversi kilometri, con un sistema di bacini e saracinesche che potevano limitare od occludere il volume d'acqua condotto alle ruote a pale. In alcuni casi, acquedotti invece che canali assicuravano un afflusso costante d'acqua.
Un'altra sfida tecnica fu la conversione del movimento circolare della ruota idraulica per la rotazione del catillus superiore o "macina attiva" esterna al flusso d'acqua. Nella versione del mulino a ruota orizzontale, questo movimento era trasferito direttamente alla macina attiva per mezzo di un'asta verticale. Nel mulino ad acqua a ruota verticale, il movimento circolare, verticale, della ruota idraulica era convertita in una rotazione orizzontale attraverso l'uso di un ingranaggio ad angolo retto. L'ingranaggio ad angolo retto, inventato verso il 270 a.C., era un sistema di trasmissione consistente di due ruote dentate che incrementavano la velocità della macina attiva, quindi, generando potenza addizionale.
Vi sono tre varianti di mulino a ruota verticale:
- mulino a ruota dal basso (l'acqua colpisce la parte inferiore della ruota)
- mulino a ruota dall'alto (l'acqua colpisce le pale salla parte superiore della ruota)
- mulino a ruota di fianco (l'acqua colpisce la parte mediana della ruota)
Il mulino a ruota dal basso era il più semplice, il più antico, e comunemente con la maggiore applicazione fra i tre.
Per giustificare i costi per la costruzione di un mulino ad acqua doveva esserci una concentrazione sufficientemente ampia di persone (tra i 200 ed i 400 abitanti in un'area circostante). Quando la concentrazione della popolazione era anche maggiore, venivano costruiti raggruppamenti di mulini, come i mulini del Gianicolo (primi del III secolo d.C.) a Roma od il complesso di Barbegal (inizio del II secolo d.C.) nella Francia meridionale. Nel complesso di Barbegal, per esempio, un acquedotto poteva alimentare acqua a sedici mulini a ruota dall'alto mentre dalla pendenza del colle del Gianicolo a Roma, un gran numero di mulini pure utilizzavano l'acqua degli acquedotti per produrre farina su scala industriale dal III fino al VI secolo.
Mulini utilizzati nell'attivita' mineraria
Mulini con pressa erano utilizzati nell'attività estrattiva per frantumare minerali da profondi pozzi in piccoli frammenti prima venire lavorati ulteriormente. I minerali metallici dovevano essere frantumati nelle dimensioni di un pisello o di una noce prima che potessero essere fusi. A volte, i mulini venivano anche usati nella lavorazione dei metalli dopo il completamento della fusione quando il metallo era rosso incandescente. La presenza di incudini di pietra con segni da martello per forgiatura a Dolaucothi ed altri antichi siti estrattivi romani sono prova che mulini con pressa erano ampiamente usatiin tale modo per pestare il minerale estratto.
Questi mulini a pressa consistevano di ruote idrauliche, camme e martelli da forgia (moola). Essi apparvero prima in Grecia attorno al III secolo a.C., e poi si diffusero in Italia nell'arco del I secolo d.C. Prima che venissero inventati, la frantumazione dei minerali veniva fatto manualmente, il che richiedeva molti uomini ed energia. Così come fu il caso dei mulini per cereali, questi mulini con pressa risparmiarono grandemente forza lavoro umana, ed al contempo incrementando moltissimo la velocità della lavorazione dei minerali. I mulini con pressa erano soprattutto utilizzati in applicazioni estrattive, ma a volte erano anche utilizzati per pestare e sgusciare il grano.
Poichè questi macchinari erano alimentati ad acqua, acquedotti venivano spesso costruiti nei pressi deo siti minerari. Per esempio, alle miniere di Dolaucothi nel Galles, o al Rio Tinto in Spagna, lunghi acquedotti vennero costruiti per alimentare un certo numero di tali mulini con pressa. Colà, l'acqua degli acquedotti veniva utilizzata anche per le tecniche estrattive di minerali conosciute come "silenziosa" e "macinazione schiarente". Alcuni minerali metallici come l'oro aveva bisogno di essere macinato molto finemente in modo da poter estrarre le piccole particelle di metallo dalle circostanti pietre, sali e sabbie. Per questo motivo, i romani construivano mulini ad acqua simili a quelli precedentemente menzionati per uso agricolo, ma questi avevano macine ancora più dure.
Mulini utlizzati in edilizia
La segheria era un altro esempio di macchina sorprendentemente sofisticata che consisteva di una sega a movimento alternato alimentata da una ruota idraulica. Poteva tagliari grandi quantitativi di legname o pietre, quindi risparmiando enormi ammontari di forze e lavoro. La ruota idraulica era collegata ad un'asta unita ad una o più seghe attivate da manovelle. La prima segheria conosciuta è il mulino di Hierapolis risalente al 250-300 d.C. E' la prima macchina conosciuta ad utilizzare una manovella collegata ad un meccanismo ad asta. Un rilievo sul sarcofago di Marco Aurelio Ammiano (risalente al 250-300 d.C.), nell'antica città di Hierapolis vicino all'odierna Pamukkale in Turchia, fornisce una chiara rappresentazione di come funzionasse.
Segherie erano anche comunemete utilizzate per tagliare il marmo. Un poeta romano di nome Ausonio scrive in un poema epico del fiume Mosella in Germania nel tardo IV secolo d.C. e descrive il suono stridente di una segheria alimentata ad acqua utilizzata per tagliare il marmo. Queste segherie erano anche utilizzate per tagliare vari altri tipi di pietre. Segherie risalenti al VI secolo d.C. sono state trovate anche a Gerasa (nell'attuale Giordania) ed Efeso (nell'attuale Turchia). Quindi, si può sicuramente affermare che esse erano adoperate in tutto l'impero romano per svariati utilizzi.
Conclusione
L'invenzione della tecnologia per macinazione azionata meccanicamente, e successivamente dei mulini ad acqua, diminuì la dipendenza del lavoro umano ed ottimizzò notevolmente la produttività in molti settori dell'economia romana, quindi, migliorando la vita quotidiana dei romani. Mulini ad acqua come i mulini del Gianicolo a Roma consentirono la produzione di farina e pane su scala industriale. Mulini con pressa accelerarono la lavorazione dei minerali nei siti estrattivi in tutto l'impero, mentre le segherie permisero al marmo e ad altre pietre di venire tagliate in modo preciso ed in tempi rapidi. La tacnologia di macinazione romana progredì dai mulini manuali a quelli rotativi azionati da animali nel I secolo a.C., e poi ai più complessi mulini idraulici e segherie azionate a manovella del III secolo d.C. Molti dei principi utilizzati per la costruzione di questi primi macchinari sono ancora applicati alla progettazione dei moderni mullini di oggi. tali mulini sono esempi addizionali dell'ingegno, progettazione sbalorditiva, e capacità costruttiva dei romani.
