古代甘蔗压榨机器的革新,以及明清炼糖技术

引言

16世纪末和17世纪初，使中国和新大陆有联系的技术转移迅速，可能的动因很多，其中人随着货品一起流动只是其一。现有的耶稣会传教士的著作和他们发动基督教徒捐献的详细说明，导致欧洲、亚洲和美洲之间的技术转移渠道过分集中注意在耶稣会士。

因此，从欧洲经由印度到达中国的向东路线比横渡太平洋的线路更好地被注意；没有类似耶稣教徒档案的书面记录，工匠和商人在技术转移中的贡献则是不清楚的。亚洲工匠和商人仅偶然地与传播较正规体系的知识联系起来，如科学和天文学，世俗的技术传播就很少记录。

然而，在某一程度上，这两个世界并不是完全分离的。在新大陆，像糖这样的商品涉及范围广阔，毫无疑问，巴西的葡萄牙犹太人，秘鲁的耶稣会士，及加勒比海西班牙基督教主教的利益都牵涉到大庄园、糖厂和贸易的发展。在美洲参观了各个糖庄园后，来到亚洲的葡萄牙和西班牙旅行家和传教士，技术的信息经由他们得以转移。

许多西班牙、葡萄牙和意大利的天主教修士时常经由圣方济各会修士MartinIgnatius在年的路线，即朝正西方向，自加那利群岛（Carnaries)的糖庄园到希斯盘纽拉岛（Hispaniola)的甘蔗种植园，然后到达美洲大陆，经由太平洋抵达菲律宾，而抵达福建和广东。来自菲律宾的西班牙人在台湾北部有一个殖民前哨基地（-),约有名西班牙人，大多数来自美洲的西班牙殖民地。

澳门、长崎和马尼拉，有许多中国商人和工匠，他们定期与来自美洲的旅行推销者接触。到了年，已经有超过名中国人居住马尼拉，当中许多是工匠。MartinIgna-tius发现“许多手工艺业者是鞋匠、裁缝、金匠、铁匠，其他是官员及商人”。年，菲律宾多明戈主教（FriarDo-mingo)呈交西班牙国王的详尽报告中记录，在马尼拉的中国人不仅能够制造比在西班牙所制造的“更漂亮的物品，同时，有时候这些物品是如此便宜，不好意思提起”，而且“这些人是如此熟练和聪明，以至于他们一看到西班牙工人制造的任何物品，就能精确地复制”。

他继续记录道：“他们制造的椅子、马勒和马镫的质量之好，价格之便宜，以致一些商人希望装成货物运至墨西哥。”这种交往绝不是唯一的途径；年，中国商人曾到亚卡布鲁哥。年，当“圣奥古斯汀”号向东航行，越过太平洋，并勘探三藩市海湾时，至少有7名菲律宾的“服务生”与船长在船上。

“东方的奴隶”被派往新西班牙的手艺工厂和制造业中工作。16世纪最后数十年和17世纪初的数十年间，秘鲁多位美籍西班牙商人到马尼拉推销。他们引进新的农作物，同时，阿兹台克（Aztec,墨西哥原始居民）语进入到菲律宾语言中。例如，16世纪70年代引进至亚洲的甘薯，即在所有菲律宾语言中都保留了阿兹台克语的Camotl。

除了直接与西班牙联系外，亚洲内部贸易的增加还导致许多中国人在各个港口之间推销货物，这些商人中也有工匠出身的。例如，荷兰人称作JanCon的木匠是第一批抵达巴达维亚（Batavia)的中国人之一。17世纪20和30年代初，作为荷兰和中国贸易的中介，他从事包括在巴达维亚制糖业的各种投资事业，多次往返于巴达维亚、台湾和福建，再返回东南亚推销货物。

在横渡太平洋的联系环境中，技术、机器的图解和各种类型的设计能够相当迅速地从一个海岸转移到另一个海岸，复制图样在中国一直是相当普遍的做法。旋转书橱的图解是典型的例子。年，Ramelli出版了一台旋转书橱的图样。该书橱可令一名学者查阅多本书而不必从座位上站起来。年，在耶稣会资助以欧洲式样装订的著作《奇器图说》中，这个图样被详细复制出来。

中国制图员努力尝试复制不熟悉的齿轮系统，尽可能接近原始的图样。在丝绸和瓷器贸易中，还有更成功的由中国人复制从美洲带来的制造图样的例子。16世纪，除了已经成为墨西哥丝绸工业中坚的中国生丝，墨西哥和秘鲁市场各种类型精巧的丝绸商品皆在中国制造。墨西哥、秘鲁、危地马拉和巴拿马的船只装载着白银来到亚洲，购买在马尼拉的大量的从中国来的衣物。

中国的制造者们迅速地学会了西式衣服的新设计。他们为利马和亚卡布鲁哥的富人制造长丝袜（一艘大帆船上就装有超过00双），天鹅绒紧束胸和裙子。他们还为自墨西哥至智利的许多教堂和女修道院制造礼服和墙毡。中国的木刻、象牙和天然漆工艺品对西班牙美洲的艺术有显著的影响。16世纪90年代，西班牙的安达卢西亚（商人担忧生意破产，屡次向国王抱怨墨西哥和秘鲁的商人，把西班牙锦缎的设计雏形提供给中国的织工作样本。

这些抱怨显然不能阻止贸易，因为17世纪末，墨西哥人定期直接往中国投资多达40万比索。中国工匠还高效率地复制商人提供的木制样本和草图，以为欧洲市场制造瓷器。并生产几十万个欧洲商人，主要是荷兰商人提供图样的盐瓶、胡椒瓶、有盖的芥末瓶和黄油碟子、白兰地酒杯和大酒壶。例如，年，一位台湾的荷兰人将附有设计说明书的件制品的订单交给一名中国商人，该定单于5个月后交货，其间中国工匠必须学习制造欧洲式商品，诸如个有盖黄油碟子和个梨形大酒壶。

是否也有像JanCon这样的人修改了在菲律宾看到的一份葡萄牙、西班牙或荷兰草图基础上的一台垂直压蔗机的图样呢？一些学者争论，新的垂直滚子压蔗机设计是一项经由印度轧花机的灵感引发的中国革新。后来，印度轧花机在美洲使用，而其第一次提及是在菲律宾而不是在中国纯属偶然。但是没有证据。

虽然中国中心的世界观能够慢慢改造各种历史：但是不应预设所有在太平洋地区的发明或引进都源于中国。来自菲律宾群岛年的西班牙语和塔加拉族语）的字典中记载：“甘蔗压榨机：有两根杆,一根固定，另一根上下移动，压榨处于它们之间的蔗；有另一个来自中文的相同名字，即信基督教的菲律宾人（Indios)现在使用的，操作像链斗式水车：它是两根彼此咬合在一起的圆木，以便一根坚固地顺应另一根移动。”

在字典中，“palos”条目下记载，两根朝相反方向旋转的圆木用以压蔗。在翻译的摘要中，看到中国人和信基督教的菲律宾人都使用压蔗机。但是中国人可能是指当地的中国人，而不是来自中国的中国人。这是唯一合理的假设。毕竟菲律宾的中国人已经数世纪居住在这些岛屿中，并积极地投身到商业活动。或如Dan-iels所提议，把压榨机和“Sangleys”联系起来，并不意味着该机器就源于中国。

当菲律宾籍的中国工匠复制马勒和马镫的图样时，可能也已经复制了秘鲁、西班牙的垂直滚子压蔗机的模型图样。菲律宾人在把白银自美洲转移到中国的过程中所扮演的角色已经得到很好的记载；但其作为技术传达者的角色迄今还未很好地被研究。既然发生在意大利到荷兰地区的碾碎和研磨设备上的机械革新幅度非常广大；同时，美洲的糖种植园又必然使产量和劳动生产率极大化，这些地方与中国或印度相比，应是发展高效率压蔗机的更恰当的地点。

大约在相同时间自美洲引进的粮食农作物，诸如甘薯和玉蜀黍，和商业农作物，诸如烟草，也在中国迅速地展开。17世纪农业领域接受新制造方法和新农作物体现了技术同化和革新的总趋势。因为最终，撇开发明起源的问题，从历史的角度来看，真正有趣的是这种垂直滚子压蔗机在中国的迅速扩展。与宋朝和元朝的压榨机相比，垂直的双滚子压蔗机需要较少劳工，蔗渣用以煮汁则可节省燃料。

而且，该压榨机能够发挥一种以上的动能。因此，它成为广受欢迎的榨蔗的设备。虽然有一份来自18世纪末的参考例图表明，一台辊辗，即一个具棱角的硬木滚子在木板上数层的蔗上碾过，用以压碎蔗。17世纪以后，中国讨论制糖的文献，除了垂直的双滚子压榨机，没有一篇提及任何类型的压碎设备。以后的数世纪，垂直双滚子压蔗机的基本设计稍作改良。

18世纪末的旅行者发现滚子更普遍地用石头，而不是硬木。19世纪，所有垂直双滚子压蔗机的滚子都用花岗岩或其他硬石制成。一台典型的石头滚子压蔗机。该压榨机的配件，例如牢固滚子有束缚力的梁子，仍是木制。该压榨机绝不是一台精密仪器，数世纪内它的尺寸在中国没有什么改变，与别处的木制滚子相比，石头滚子总是周长较大并较重。明朝的设计，木制滚子轴承的铁锭变成插进顶部和底部每个石头滚子中央的木锭。

机器之座板虽然用木制成，当时也有用花岗岩的了。明末倾斜钝齿的结构发展为每个滚子大致有16个锯齿的一种简单齿状突出构造。木制的钝齿插进石洞中，发挥作为滚子的齿轮作用，因为替换磨损的齿轮远比将滚子整个更换为经济。虽然普遍使用石头滚子存在技术上的限制，相对于木制滚子，它们仍然有明显的优势。

整个东南部，石头比宋应星推荐的非常硬的木材更容易得到。木制滚子容易腐烂；石头压榨机在淡季时可不必收藏起来，并经得起更多的磨损。齿合较好的石碾具有较大刚度的表面而比木材重，因此能增加蔗上压力。然而，较重的石头滚子需要较大的牵引力，每次的平均装载量需要约磅的牵引。

中国在压蔗的季节，以日作12小时计，4头公牛轮流工作被认为是最适宜的，就算少一点也足够了。广泛采用垂直双滚子压蔗机，减少汁液的损耗时还能增加生产率和速度，使中国糖产量充足，在17世纪的世界市场扩展中，能够成为一项主要的出口品。自15世纪已经在发展中的新的精炼技术也提高了中国产品的质量。

工业化以前，无论何处，制糖普遍的问题是需要大量燃料煮蔗汁至结晶的浓度。在那些用熔炉煮滚一大锅汁液的产糖地区，例如18世纪的古巴，因为砍伐森林土地遭废弃，拉长了木柴供应和压蔗机之间的距离，大大增加了生产成本。中国的燃烧法显得更加经济而有效。《天工开物》精炼糖的概况：“凡取汁煎糖，并列三锅如品字。

先将稠汁聚入一锅，然后逐加稀汁两锅之内。”19世纪中叶的广东，对三孔锅炉的描述－“每个平底锅自中央延展，就像一片三叶草”。显示了宋应星的“品”字状火炉仍然被使用，燃料则放在炉房外。这些多孔火炉的操作原则是，与正在煮的蔗汁相比，使冷的、未煮过的汁液需要较高温以煮沸，已煮过的则可以在炉后文火慢煮。

第一个最靠近熔炉的锅子直接从压榨机上的桶子输入汁液。这项蒸发蔗汁的烧煮过程、经济而有效的设计，类似传统中国厨房的火炉，在制糖业中是一项主要的革新。像垂直的滚子压榨机，在同一时间传遍全世界。如上述，17世纪中叶，巴西和法属加勒比海的雕刻全都显示了这种火炉，通称“荷兰烤炉”。

巴莱斯其中一片段版画看到，多孔的火炉同时托住数量众多的锅子在烹煮，然后将糖浆注入邻近的圆锥型容器中进行干燥。除中国以外，其他蔗制糖业地区，这种火炉的出现不可能早于年。表明多孔火炉很可能复制自爪哇和台湾的中国火炉，由荷兰人引入巴西（其所以命名为“荷兰烤炉”）。后来，美洲发展出“牙买加火车”，一排多个锅子，有时多达10或15个，直线排列，这方法也是中国和印度的制糖业所通用的，很可能从亚洲引进。世界糖生产者面临另一个困难是把糖制得尽可能白。

大多数消费者早就偏爱最纯和最好的白糖，因为较纯的产品是耐久储存的。16世纪末前，白糖真正是通过“重”炼而获得的。蔗糖晶粒第一次形成后，把它再次溶于水，然后煮沸，再次澄清，并再次结晶。正如在盐的制造业中重复溶解后再煮沸，并再结晶产生一种较高级和较白的产品一样。中国的生产者使用标准的方法，但附加些工序。

虽然中国的方法类似当时欧洲人所使用的，但是无疑是独立的发明，因为比葡萄牙人到达东亚早十多年。15世纪，威尼斯和波洛尼亚（Bologna)的巨大糖室制造精糖的特殊程式被认为是“贸易机密”，没有记录下来。但是在中国精糖也是通过重复煮沸的工序制成。精炼还普遍用于定糖的等级。正如王世懋在《闽部疏》（年）中记述福建的制糖业：“红糖”再煮沸后是为“白糖”；“白糖”再煮沸并精炼后是为“晶糖”或冰糖。

然而，这种重复精炼的方法既花时间，又费工夫，仅少量的糖能再加工。相反，16世纪引进的“黏土过滤”或“漂白”技术能够生产的白糖量多得多。通过与黏土混合和洗涤使糖变白实由于：晶体上的糖蜜和使糖呈浅棕色或黑色的杂质，与糖结晶体的较硬核心相比更易溶解于水。但是太多的水会使糖晶在形成以前便溶解了；因此必须让极少量的水一滴一滴地渗过，慢慢地只溶解晶体表面的物质；该工序称作“洗涤”。

让少量的水慢慢通过糖晶而渗滤的方法之一是在一个排水容器中，将一块润湿的覆盖层盖在正要晒干的糖浆上面，慢慢地让水排去。很多地方使用水草和湿布，在水草或布下的糖晶立即被“洗涤”，同时，糖蜜将和水一起渗下。然后，最上面一层的晶体移至阳光下晒干。之后，在排水容器中，湿的杂草或布将被再次覆盖下一层的糖晶上。

即使19世纪，在亚洲许多地方，这也是一种常见的工序，但是极端麻烦和缓慢，每次仅生产很少量经洗涤的糖晶。相比之下，15世纪开始，中国开始使用一种细糊黏土，不仅洗涤糖晶，还利用了黏土吸收力的特性。意外之事暂且不谈，如何发现黏土过滤的方法目前还不清楚。像这份中国人的报告一样，其他提及黏土过滤的发现也是逸事型的。这个时期欧洲关于黏土过滤的发现的原始资料同样也是奇异的。

最早的故事是FranciscoHernandezdeToledo(年）墨西哥的博物学，讲述了一只脚上黏有潮湿土壤的母鸡踏过数堆正在晒干的糖，糖变白了，于是黏土过滤的潜力被发现！到了17世纪，该工序已经标准化。宋应星建议用“黄泥水”，大抵任何类型的黏土大概都可用，因为后人记述含钙量高的池塘和沟渠底部的黏土也有相同的功用。

首先把糖浆倒入桶中，在它半结晶阶段形成了暗黑的颗粒后，置于特别设计的排水容器中，“然后，以瓦溜（教陶家烧造）置缸上。其溜上宽下尖，底有一小孔，将草塞住。倾桶中黑沙于内，待黑沙结定，然后去孔中塞草，用黄泥水淋下。其中黑滓入缸内，溜内尽成白霜。最上一层厚五寸许，洁白异常，名曰西洋糖（西洋糖绝白美，故名）。下者稍黄褐”。宋应星没有清楚地指示使用黏土和水的比例，也没有指明坛子的大小。

后来，全中国使用担作计算的基准，每坛容纳~磅的糖浆。黏土滤过后，头百分之五的糖列为最高级的白糖；第二层约百分之十五的糖为次级，如此一直降至底部非常黑的糖；约30%的糖浆渐次排出为糖蜜。更有效的排水技术还缩短了结晶的时间。虽然宋应星没有指明整个结晶过程需要的时间，但是后来论著的记录，大概为30~40天，比宋代5个多月大为减少。

质量较高的白糖主要为出口市场和特殊的国内市场如内务府－而生产。宋应星是否见过“西洋糖”并用之制定标准？这很难说；宋应星以后的作者开始使用“洋糖”，以指示旨在出口到西方的糖。17世纪末，屈大均写道：“最白者以日曝之，细若粉雪。售于东西二洋，曰洋糖。”17世纪生产白色晶糖的黏土过滤和精炼的先进工序，20世纪普遍地继续使用。但是国内，软糖也很流行，使人想起9世纪敦煌的技术仍然使用于广东东南部的汕头。

19世纪70年代约翰·思卡斯（JohnScarth)神父说道：现在，我们强壮的大力神朋友的工作来了。······他抓住一把像铲子的工具，屈身于一团热糖浆上，开始把它撒开，并从四方八面掺和之。当它冷却时则稠化；他的工作变得越来越困难，从上到下、到中间，再下来，来回地加工正在变稠的糖，直至液体状态消失。之后，他拿起一块短的、有两支直立手柄的木板；握住柄，他开始在糖的上面用力地、非常用力地摩擦。

你能看到劳工劳动时肌肉的运动。逐渐地，硬块变成沙状，颜色变得越来越浅；一个小时之内，蔗汁被榨出、煮沸、冷却并制成糖－真正的粗糖。其后，软粗糖被精炼、在太阳下晒干和晒白制成“白糖”。类似的生产软浅色糖的方法还用于印度和亚洲其他地方。垂直双滚子压蔗机超越了宋朝技术，节省了劳力和时间，可使大量的糖加工。现在，蔗直接被压碎而不必削皮、切、蒸煮等等。

明末和清朝的技术更为节省燃料：蔗渣提供了主要的燃料，两个人就能够操纵压榨机和榨汁。而在宋朝，压碎蔗需要10或20个人。总之，现在需要的仅仅是一台大机器，而不是各个类型的木制压力机、压榨机、工作台和小刀。

结语

清朝时又有所发展，例如用石头作滚子，意味着比木制品耐用得多。清朝压碎蔗和糖加工的技术是否意味着前现代技术的极限呢？

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