טחנת קמח עתיקה בארץ ישראל

טחנת קמח בכוח המים (בלשון המשנה נקראות רחיים של מים) היא מתקן חקלאי שפועל בעזרת אנרגיה של מים זורמים, כאשר מטרתו העיקרית (בעת העתיקה) הייתה יצור קמח על ידי טחינה של מינים של דגניים. הכלי העיקרי שבאמצעותו מתבצעת פעולת הטחינה של גרעיני דגנים, הוא הרחיים, מרכיב זה הוא החשוב ביותר בטחנת הקמח.

רחיים

הרחיים עברו שלבים רבים בהתפתחותם, מהרחיים הפשוטים (אבן תחתונה מוארכת ושטוחה, אבן עליונה צרה ומוארכת כאשר פניה התחתונות שטוחות ופניה העליונות מעוגלות), ועד הרחיים העגולים (סיבוביים) ורחיים פומפיים (דמויי שעון חול), אשר הופעלו בעזרת עבדים או בהמות עבודה. טחנות קמח במרחב הארץ – ישראלי בעת העתיקה הופעלו בעזרת כוח המים. הצעד הראשון בתולדות הפיתוח של טחנות הקמח היה המצאת "גלגל המים", והפעלת הרחיים באמצעותו.
"רחיים של המים" נזכרים לראשונה בספר תוספתא (שבת, סוף פרק א'), ולאחר מכן בתלמוד הירושלמי (מסכת שבת א', הלכה ה') לדבריו של אחד החוקרים הבולטים ביותר בתחום החקר של כלי עבודה ומתקנים החקלאיים במרחב הארץ-ישראלי, פרופ' שמואל אביצור, את ראשית הופעתן של "הרחיים של המים" יש לקבוע לפי האפיגרפיה של אנטיפטר מצידון יליד העיר צור, למאה ה-2 לפנה"ס. בתקופה הזו שימוש במתקנים אלו למטרות חקלאות היה נפוץ ומובן מאליו, ואף קיימות עדויות לכך, שהשימוש ב"רחיים של המים" בשבת גרם לדיון הלכתי ולחילוקי דעות בין בית הלל ובית שמאי. שתי הקבוצות הללו פעלו לפני חורבן בית שני. בסקרים וחפירות ארכאולוגיות שנערכו במרחב הארץ-ישראלי ועבר הירדן נחשפו טחנות קמח רבות שמאפשרות חקר מעמיק של מגוון רחב של השיטות והטכנולוגיות שנעשה בהן שימוש במהלך הבנייה והתפעול של המתקנים הללו בימי קדם.

התפתחות טחנות הקמח

בשלב הראשון להתפתחות של טחנות הקמח הוקמו מתקני עץ פשוטים : פלג מים הוצר ובכך הוגבר זרם המים, לאחר מכן הקימו מעל, מסגרת דמוית שולחן, כאשר מעליו בנויה סוכה מאולתרת שבתוכה הוכנסו רחיים סיבוביים של יד. מרכיבים חשובים נוספים של המתקן היו: גלגל עץ בעל 6-4 זוויות פסיעה (דמוי מדחף) וציר שחיבר בין שקע העליון של גלגל העץ (גלגל המים) לאבן התחתונה של הרחיים באופן שגרם להם להסתובב. עקב ממדיו הקטנים, תפוקתו של המתקן לא הייתה רבה, קילוגרם אחד של קמח לשעה בערך. עם זאת ניתן לומר שלמתקן מסוג זה היו גם היתרונות כמו למשל : הרכבה והסרה מהירה ללא מאמץ רב, ניידות ומציאת מקור הכוח (מים) להפעלתו של המתקן.
בשלב השני לטחינה בכוח המים, הטוחנים התמקדו בפיתוח התעלות והטיית הזרמים של פלגי המים. על מנת להגביר את הזרם, המים הועברו דרך מרזב מיגלשי שגובהו בדרך כלל פחות משני מטרים. כתוצאה מהפרשי הגובה שנוצרו, זרמו המים בעוצמה דרך גלגל העץ והתפוקה של המתקן גדלה. עם זאת בשלב זה, עדיין לא חלו שינויים בצורה וההרכב של המתקן עצמו.
בשלב השלישי מופיע סוג חדש של טחנות הקמח הקרוי "טחנת מיגלש". סוג זה מתאפיין במעבר ממתקני עץ קטנים וניידים, לשימוש באבן כמרכיב העיקרי למבנה קבע של טחנת הקמח. יחד עם זאת מפתחים שיטות חדשות להגברת זרם המים, שיטות אלו כוללות: הקמת סכרים במקורות של המים שופעים, הכוונה של זרם המים דרך תעלות הטיח לעבר אמות – מים ארוכות אשר מוליכות את המים לתוך המבנה. בתוך המבנה עצמו המים עוברים דרך מיגלש אבן שגובהו בשלב זה, שני מטר ויותר (רחב בחלקו העליון וצר בחלקו התחתון) צורה זו מאפשרת להגביר את הלחץ של המים המכים בגלגל העץ. כתוצאה משדרוגים אלו נוצרה אפשרות להשתמש ברחיים גדולים יותר להגדלת התפוקה בטחינת הקמח. מיתקן על נחל תנינים ליד הקיבוץ מעגן מיכאל, הוא דוגמה לטחנת מיגלש טיפוסית, מערכות של טחנת קמח זו כוללות סכר פנימי של 175 מטר וחיצוני של קילומטר ורבע אשר יוצרים אגם על פני ביצת כבארה הסמוכה.
השלבים האחרונים בתהליך ניצול כוח המים בארץ ישראל התאפיינו בהתגבשות הסופית של מבנה טחנת הקמח ומרכיביו. ניצול המים והתפוקה הכללית בטחנות מיגלש הייתה רבה אך לא מספקת, לכן נעשו ניסיונות לפתח מיתקנים יעילים יותר. מיגלש המים הוחלף בארובה (מגדל חלול בנוי אבן עם נקב קטן בתחתית), והמים הועברו אל תוך הארובה דרך התעלה בחלק העליון של המתקן, כתוצאה מכך המים פרצו החוצה בלחץ רב והכו בגלגל המים בעוצמה רבה יותר, לאחר התקנת הארובה ניצול המים בטחנות הקמח הגיעה עד כדי 35 אחוזים ואף יותר, לעומת ניצול של 20 – 25 אחוז בסכרים וטחנות מיגלש. בעקבות כך על בסיס טחנות "הארובה" התפתחו שני סוגים נוספים של טחנות הקמח, האחד הוא: "טחנת אשדה" הבנויה בשניים – שלושה מפלסים הכוללת – זוג רחיים נוסף וגלגל מים משוכלל מברזל. וסוג השני הנקרא "בריכת הרמה" מתקן הפועל לפי חוק הכלים השלובים, אשר שימש גם להשקיה. טחנות הקמח מסוג "בריכת – הרמה" הן תופעה ארץ – ישראלית ולא קיימות עדויות לטחנות קמח דומות במקומות אחרים בעולם. אחד המקומות בארץ שניתן לראות את שרידיה של הטחנה מסוג "בריכת הרמה" נמצא ליד המעיין בראש העין, מצפון – מערב לכפר הערבי הנטוש אל-מיר.

תהליך טחינת הקמח בכוח המים

כתוצאה מהתפתחות טחנות הקמח חלו שינויים גם בתהליך טחינת הקמח. תפוקתם של מתקני הטחינה הראשונים בעלי רחיים של יד, שהופעלו בעזרת פלג של שספיקתו כמאה ליטר מים לשנייה, הייתה כקילוגרם ורבע קמח לשעה במשך כל היממה, כלומר היא החליפה עבודה ידנית של שלושה – ארבעה אנשים. במשך הזמן עם המעבר למערך קבוע הבנוי מאבן נוצרה ההזדמנות לעלות את התפוקה הכללית של טחינת הקמח על ידי התקנת רחיים גדולים יותר המאפשרים טחינה של שלושה קילוגרם קמח בשעה, דהיינו עבודה של כעשרה בני אדם. מאוחר יותר בטחנות מיגלש עם מפל המים של שניים וחצי מטרים התפוקה הגיעה עד ל-20 קילוגרם קמח לשעת העבודה, בדומה למלאכתם של שישים איש ב-24 שעות.
הופעתן של טחנות הארובה גרמו למהפכה נוספת בתחום ניצול אנרגיית המים לצרכיו של האדם, בטחנות קמח עם הארובה אשר הוקמו על פלגי המים שספיקתם מאה ליטר לשנייה, המאפשרים מפל מים של כשמונה מטרים על גלגל העץ, ניתן היה להתקין ולהפעיל עד שלושה זוגות רחיים גדולים ולטחון כ-80 קילוגרם קמח לשעה. כמו כן לאחר החלפת גלגלי מים מעץ בגלגלי הברזל עם כמות כפולה של זוויות פסיעה עלתה התפוקה בטחנות הארובה עד ל 150-120 ק"ג קמח לשעה ביממה.
אולם החשיבות העיקרית של טחנות הארובה היא ביכולת לנצל מקורות דלי – מים על ידי הפלה של המים מגובה רב (עד כדי 12 מטר), יחד עם השימוש בגלגלי מים אופקיים ובכך להפוך את החיסרון ליתרון, מה שחיוני במיוחד במרחב הארץ – ישראלי. לעניין זה טחנות הארובה הגיעו לשיא התפתחותם בתקופה הביזנטית, במאה ה-6 וראשיתה של מאה ה-7 לספירה, וכמותן ממערב לנהר הירדן הגיעה עד ל-230 טחנות עם 350 זוגות רחיים.