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从蔗到糖:中国古代唐宋和元明时期制糖技术的生长

本文摘要:引言17世纪,制糖业的技术在世界履历了基础的改变。在一定水平上反映了美洲生产的社会组织、劳动力的类型,以及蔗糖种植园和西欧资本主义制度关系的基本变化。 它改变了生产的基本逻辑,在尽可能短的时间内,以尽可能少的成本取得最大量的糖成为种植园企业的组织原则。中国的制糖技术连续生长了1000年。 17世纪中国的工业技术是否获得革新?糖的质量是否到达世界市场尺度?问题甚多。中国制造业的技术基线,以及中国技术发现到达什么水平?

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引言17世纪,制糖业的技术在世界履历了基础的改变。在一定水平上反映了美洲生产的社会组织、劳动力的类型,以及蔗糖种植园和西欧资本主义制度关系的基本变化。

它改变了生产的基本逻辑,在尽可能短的时间内,以尽可能少的成本取得最大量的糖成为种植园企业的组织原则。中国的制糖技术连续生长了1000年。

17世纪中国的工业技术是否获得革新?糖的质量是否到达世界市场尺度?问题甚多。中国制造业的技术基线,以及中国技术发现到达什么水平?世界市场中从事糖和其他商品商业的商人并没有绝对的资本短缺,可是否存在着自16世纪末开始的“工业技术的停滞”呢?生产的社会组织是如何促进制造技术的生长?制糖技术是一个特殊的例子,抑或在中国乡村的生产社会组织也影响了其他技术的选择呢?▲中国传统修建因为由于工业技术的生长,这些已被解决的问题往往可能被现代人所忽视。炼糖者面临的第一个难题是压榨技术问题。

甘蔗的外皮硬且脆,榨蔗汁必须有稳固的压力。从甘蔗中榨出汁量的多寡不仅取决于蔗的品种,与机械的效率也有密切的关系。把甘蔗完全压碎并不是最适合的方法,因为蔗汁中混有蔗渣会故障结晶。

而且当蔗汁袒露在空气中时,白卵白等有机物质会发酵。虽然在外皮没有破损的情况下,已收获的甘蔗是可以暂时生存,可是用手工收割并在前工业化农业条件下贮藏甘蔗很容易造成有机物质遭到破坏。空气从裂痕进入甘蔗的细胞后开始发酵。▲甘蔗一旦发酵开始,蔗汁便不能结晶成糖了。

因而在19世纪冷藏和铁路运输生长之前,甘蔗在收割后48小时内必须就近举行处置惩罚。榨汁后,糖的结晶是一个庞大的历程。发酵很是迅速,生产者榨出汁液后必须立刻把蔗汁煮沸。这时的蔗汁是一种黏性的液体,有来自甘蔗细胞的黏性白卵白质和其他杂质在漂浮。

必须投入消石灰和其他添加剂,使杂质浮在外貌或沉在底部,而把它除掉。接着熬煮蔗汁使水分蒸发发生超饱和的液体。熬煮的温度需小心控制,因为热改变蔗糖分子的结构。

▲消石灰首先,经加热使蔗糖熔化,继续加热后,蔗糖分子渐次跟氢分子和氧分子分散。这些分子转化成非结晶形式的糖,如葡萄糖,由于分子受热而焦糖化,最终只变为糖蜜。用太高的温度将蔗汁浓缩会导致蔗汁酿成烧焦的非结晶糖浆。

判断糖浆熬成所需的准确时间,在工业技术和可以控制温度的真空锅泛起之前需要相当的专门技术。今后,从糖蜜中分散结晶体和干燥糖又是一些难以应付的问题。世界糖产区种种技术的生长使这些生产问题获得解决。

这里根据时间顺序泛起的中国的技术,是一种传承、革新和努力革新的联合。在形貌有关中国糖工业的文献中,现存最早的关于中国压蔗机的图示来自17世纪的《天工开物》。▲红糖其时使用的一台垂直双辗压榨机。这种设计在中国和印度一直沿用到20世纪,革新不多。

然而,17世纪以来盛行的垂直双辗压榨机导致一个假象,以为是中国唯一的甘蔗压榨机,事实并非如此。首次详细形貌中国压榨甘蔗的机械是在敦煌发现的9世纪制糖的残卷,虽然中国广泛使用一种小型的手用杵臼,用公牛当动力的大型木臼压榨机还是完全非典型的。

从文献的形貌来看,中国压榨机很是近似印度的环状杵臼压榨机。通常是把大树干挖空而成,是在印度发现的最早的甘蔗压榨机,一直使用到20世纪。

这种压榨机的操作已经多人形貌:1597年,约翰·杰勒德(John Gerard)对印度甘蔗压榨机的形貌同敦煌残卷有类似纪录:我认为应该给你看这些新被收罗的甘蔗。▲甘蔗压榨机正如我从一位我的印度雇工的口中所得知的,他说:“他们把甘蔗切成小碎片,置于一个用整棵树干制成的木盆中;把一块大石头用作磨石,套在一匹马、水牛或其他动物上围着木盆拉动磨石兜圈子:他们在木盆中放入甘蔗碎片,以压榨和磨碎。”正如我们用树皮做 Tanners,或用苹果榨取苹果汁。印度环状压榨机可能是由到唐朝寺院教授“制糖技术”的印度工匠带到敦煌的。

这种压榨机需要劳动麋集型的工序;正如敦煌残卷和杰勒德(Gerard)所指出,甘蔗必须切成很是小的薄片。可能因为如此,臼杵式的压榨机在中国使用很有限,仅有一篇文献简朴地提及。接纳这种压榨机可能是昙花一现,因为中国已经存在其他可行的方法。▲敦煌残卷宋朝王灼《糖霜谱》(1142)形貌,四川最初用来压榨甘蔗的工具是碾。

王书没有任何附图。碾是磨的别名,是轮转磨的通称,典型的中国碾是牛碾或石碾,主要用于谷物脱壳和研磨谷粒。最早见诸王祯的《农书》(1313)尔后,其他文献如《天工开物》(1637)和《农政全书》(1639)也有纪录。

《农书》写于1300-1304年间,反映了中国南部的状况。该处的碾有一个约两尺高的滚子,一个槽和周长为“数十尺”的底座。普通碾的底座周长是25~30尺。王灼形貌甘蔗压榨机:“蔗碾,驾牛以碾所判之蔗,大硬石为之,高六七尺,重千余斤。

下以硬石作槽底,循环丈余。”相比之下,王灼所形貌压榨机的臼或底座小于普通碾子,而磨石的高度和重量远远凌驾普通碾子的轮子或滚子。

▲王灼《糖霜谱》王灼估算磨石“重千余斤”,比力准确。因为比重为3.5,直径一尺,高五尺的石头柱体,以每尺219磅计,重1095磅。王灼所说的显然不是那种用作压碎谷物的碾[edge-runnermill(校按:边缘滚轮磨)]。

可是,当把王灼形貌的压榨机看作是宋朝及其后类似用来榨油的压榨机时,便与鲁道夫·霍姆尔(Rudolph Hommel)20世纪初在浙江拍摄的一张榨油机照片有显着的相似。李约瑟纪录,相对中国其他地方,由一块可运转的石头和一个环状槽所组成的榨油机在四川省很是普遍。我把王灼的压榨机解释作类似 molaolearia,即李约瑟所说的类似印度的环状臼杵压榨机(annu-lar mortar-and-pestle mill).希腊和罗马的橄榄油压榨机(mola olearia)有一个或两个很扁的碾,而且在槽里小口径转动。

▲李约瑟,鲁桂珍大凡世界最早的产糖区,当地用作榨取种子油的技术都适合于榨取蔗汁。印度的科尔胡(kolhu)就适用于两者;而油料榨取器和甘蔗压榨机约在前300年就同属于一个税收的项目。

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13世纪,西亚和地中海的大多数地域,榨油用的边缘滚轮磨-起源可追溯到希腊语系世界-是作为主要使用的甘蔗压榨机。这个地域中的一些地方,经煮沸或浸软的甘蔗可用橄榄油压榨机榨取蔗汁。经碾榨后,甘蔗可置于一台牢固的有楔子般机械装置的压榨机榨取汁液。

中国人显然使用类似的技术。从王灼《糖霜谱》的纪录可以重现宋朝蔗糖制造技术。它有助于解释为什么印度用于榨蔗和榨油的纪录与敦煌文献中的环状压榨机,在中国没有更为广泛地被使用,因为中国有一种与甘蔗压榨机有显着差别的榨油机正在使用。

▲甘蔗种植在中国,压榨前对甘蔗处置惩罚的方法,比地中海地域使用环状臼杵压榨机,或印度使用碾子压榨机的方法,需要更多的劳力。虽然甘蔗压榨之前须同样切成小块,可是据现存的文献纪录,印度和地中海地域压榨甘蔗前并没有提及削去蔗表皮。

王灼的纪录则清楚地讲明中国在压榨蔗之前要剥去表皮。他写道:“曰蔗凳,如小杌子,一角凿孔立木叉,束蔗三五挺阁叉上,斜跨凳判之。”蔗剥皮后被剁成硬币般巨细,之后放进碾子压榨机压碎。

接着,把压榨过的蔗渣置于竹篮中蒸煮。此步骤使人遐想到中国榨油的工序。可是,在中国,榨取的最后步骤并非在木制的楔子压榨机中完成。

▲古法制红糖蒸煮后,已浸软的浆状物被放进“榨斗”,或称作“竹袋”中,因为它是用软竹条编织而成。同时,整个篮子置于压榨机之中。蔗汁内大量蔗糖浪费于印度环状臼杵压榨机中,因为甘蔗表皮的废物和白卵白一起混淆在煮沸的糖浆里。

压碎前剥去蔗皮,经由蒸煮再榨取汁液的中国方法,能够发生一种较纯净的蔗汁。而且能够提取更多的汁液,因为蔗片更彻底地被压榨。可是,中国的方法在实际使用历程中需投入更多的劳动,而熬煮蔗汁时须费更多的燃料,因为蒸煮的历程中有水分被吸纳。

因为糖浆过于浓稠则小结晶体不能增大,而蒸发历程中不能结晶的渣则无法分散。▲古法红糖 制作历程唐朝提倡的结晶工序在许多方面比宋朝所使用的方法需更麋集型的劳动。敦煌残卷先容煮沸超饱和的糖要击打一小时直至小颗粒(砂糖)形成。迅速地击打超饱和的糖浆能够从液体分散出固体。

虽然劳动很是麋集,却能够在极短时间内发生糖颗粒。另一种比力省力的方法是把超饱和的糖浆倾注于底部有一个洞或窄孔的桶子中;于桶子下方置一个陶器罐子以承接将用以制酒的“水”。击打糖浆和将糖浆注入桶子的方法宋朝继续使用。

可是有窄孔的桶子不再使用,糖只通过简朴的蒸发而结晶。王灼先容“插竹遍瓮中,始正入瓮”的步骤是富有革新精神的。细绳或竹片插进超饱和的糖浆中,晶粒将更迅速地沉淀。竹片插入后,发现糖是否真的结晶或是否全下属于低劣的“沙脚”,需要等候一段时间。

在太阳下晒干,此又需5个月的时间。糖通过蒸煮和太阳的曝晒而结晶的工序与中国生产精盐的方法很是相似;盐的生产在贾思勰《齐民要述》有详细叙述。

▲古法红糖虽然王灼为任何计划制造蔗糖的人提供了足够的细节,可是对加工和压榨甘蔗所需全部设备的观察显示,着手制造蔗糖并不是一件容易的事。需要11种设备加上至少一头公牛。这些设备包罗一把削皮的刀,割蔗的镰刀,把蔗削皮和切块的事情台、碾子、放置已浸软的浆状物的篮子、把蔗推入压榨机的杵,及压力机所有用于榨取汁液工序的机械。

另有,需要差别种类的容器:用于蒸煮浆状物的铁锅或铜锅,盛载榨出汁液的大桶,用于煮沸汁液的金属深锅,及举行最后结晶的罐子。其中仅有一部门是普通农场的设备。碾子和压榨机是两台较昂贵的设备。

虽然压榨机设计上类似榨油机,可是油质的残渣令压榨机不能够同时用于榨蔗和榨油。另外,还需要大量劳动力。凭据王灼的纪录,需要10至20人,以保证迅速实施所有步骤以防止汁液腐坏。

▲古法红糖制作如此相当庞大的设备和劳动力投入,加之糖投入市场前必须等候5个月的时间,因而不行能随意地举行糖的生产(至少如王灼所叙述)。庞大的用度和大量劳动力的需求,使小规模的个体农户难以举行生产。在唐宋时期,这种类型的制糖业主要在坞堡、庄园和寺院举行,因为这些地方具备劳动力和物质条件。

当有富足证据证明在宋朝糖成为一种商品,并在主要都会如开封等市场上销售时,糖和制糖者的数量很可能受劳动力和设备成本限制。在宋朝的某些地方,如元朝和明月朔样,小农可能如下所述,使用碓和效率低得多的制造方法。元朝制糖业唯一的文献,是13世纪末元朝天子支持下编辑的《农桑辑要》。

王祯的《农书》和鲁明善的《农桑衣食撮要》都没有论及甘蔗或制造糖。这也许证明晰这两位著者都来自中国北部地域。《农桑辑要》关于甘蔗压榨机实际运用的纪录极为简朴,与制造业相比,其注意力更多地集中于耕作。

▲《农桑辑要》书中没有详述王灼谈到运用碾子压榨机和绳索压榨机的工序,倒是建议普通家庭盛行的谷物脱壳器具-碓来压榨甘蔗。作者写道:“煎熬法:若刈倒放十许日,即不中煎熬。将初刈倒秸秆,去稍叶,截长二寸,碓捣碎,用密筐或布袋盛顿,压挤取汁。

”后文继续讨论如何煮汁。自前5世纪以来,碓是中国固有用于谷物脱壳和磨白的工具。

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二世纪的汉朝宅兆的陶器中,该压榨机如其旁边的手推石磨,是普通的家庭工具。然而,用碓压榨甘蔗的效率是难以判断的。所有可使用的碓复制品和厥后碓的图形,例如《农书》(1313)、《农政全书》(1639)所纪录,石臼皆牢固于地面挖出的坑中。类似的舂机还用于舂碎矿砂和黏土制造瓷器。

在中国和其他地方有关碓的种种用途的纪录中,似乎用于使谷物脱壳,或将固体舂成粉状。已知的好几百幅残存的图案,无论哪一种碓舂机的臼都没有罗致液体的特征,即有一个碗状物或一引槽让液体流入盛器。▲石臼其压碎蔗的做法,如《农桑辑要》所述,是相当不寻常的。虽然碓春机有它作为普通家庭器具的优势,可是在舂碎蔗的历程中,必使蔗汁溅出,造成浪费。

无法知道在14世纪初,中国的产糖地域事实上是否使用碓,或如王灼所说的使用那些较大型的压榨机,所以使用碓而不是碾子压榨机的理由,也许是须压碎的甘蔗数量很少,或是如我所推测,著者努力先容其用法是为了促使更多的家庭接纳它。《农桑辑要》原是元朝天子对受蒙昔人侵略影响的中国农业编写的一部农书。

宋代以后,中国制糖技术是否已下降?马可波罗(Mar-co Polo)在福建发现糖“糊状,色黑”,与苏轼称之为“琥珀结晶体”、王灼为“糖霜”大纷歧样。▲元朝蒙昔人马可波罗认为中国糖色黑,因为中国人不知道如何澄清蔗汁,需从埃及输入工匠教诲中国人使用木灰澄清的技术。澄清蔗汁中的蔗渣、外皮的蜡、树脂、蔗根茎沾带的沙和黏土及甘蔗绿色部门的白卵白。

在加热历程中,把诸如牛奶、血、木炭、卵白、木灰、消石灰和硫酸等任何一种物质加入汁液中,以造成树胶状物质、白卵白凝聚,与其他不合要求的微粒缠结一起浮到汁液的表层。这时,就可将之撇除。晚自7世纪,牛奶已作为澄清甘蔗的物质而广泛用于印度和波斯。

在唐朝,当种种类型的糖产物从印度和波斯进入中国后,与牛奶煮沸澄清杂质能产出一种较白的糖是为人所知的。可是,到了宋代,也许由于饮食的偏好,没有使用牛奶制糖。宋代和元代的文献都没有提及任何关于把澄清物加入蔗汁中。▲甘蔗汁因此不得不假定,到14世纪为止,制糖中使用澄清物没有普遍应用于中国,而只是在用机械方法净化蔗汁上作出了努力。

王灼提到用竹篮子盛碎蔗压榨的庞大方法也许是过滤汁液,从浆状物中除去杂质的一种最好的方法。正如《农桑辑要》指出,在元朝是将捣碎的蔗块,“用密筐或布袋盛顿,压挤取汁”。然而,这种过滤形式至多只能取出臼杵式取汁的较大纤维和杆,却不行能除去在煮汁历程中方能燃烧的白卵白和树脂。14世纪,埃及工匠来教授用木炭作澄清蔗汁的方法,在福建当地有一定的影响。

唯在明代的《天工开物》中,才气看到有关澄清蔗汁的清晰记述。▲古法制糖其时普遍使用的身分是硝石灰。可是,宋代原来的制糖方法在元代已有了一些进步,例如注重控制火候,并通过有窄孔容器滤出没有结晶的糖蜜等。

虽然元朝蒸煮和结晶的速度远快于宋朝,因为其时糖蜜已经能够很快滤出,但此工序的完成仍然缓慢,并取决于幻化莫测的天气。当糖结晶的表层在容器形成时,糖蜜将渗透至罐子的底部而沥入其下面的盆中。上层的糖晶体出现出浅金色或浅棕色,质量类似同时代世界各地制糖中心所生产的,葡萄牙语中名为Muscavado的元朝蒙昔人。

▲蔗糖元朝的生产方法,在沥水器下层仍然保持有大部门的糖蜜,色泽黯淡而黏腻。马可波罗看到的应是这种低劣的糖,形成对中国糖的不良评价。无论马可波罗的评价如何,通过黏土过滤技术如下文所探讨,不久之后一种较高级的白糖已在中国生产。结语总之,从7世纪至14世纪制造技术的回首中,糖的提炼比甘蔗的压榨技术有更大的生长,甘蔗仍然用效率不高的差别的设备加以压榨。

不久,压榨方法也有了改变。


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