从蔗到糖中国古代唐宋和元明时期制糖技术的发展
17世纪中国的工业技术是否得到改造?糖的质量是否达到世界市场标准?问题甚多。中国制造业的技术基线,以及中国技术发明达到什么程度?世界市场中从事糖和其他商品贸易的商人并没有绝对的资本短缺,但是否存在着自16世纪末开
17世纪,制糖业的技术在世界经历了根本的改变。在一定程度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。中国的制糖技术持续发展了1000年。
17世纪中国的工业技术是否得到改造?糖的质量是否达到世界市场标准?问题甚多。中国制造业的技术基线,以及中国技术发明达到什么程度?世界市场中从事糖和其他商品贸易的商人并没有绝对的资本短缺,但是否存在着自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发展?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?
▲中国传统建筑
因为由于工业技术的发展,这些已被解决的问题往往可能被现代人所忽视。炼糖者面对的第一个困难是压榨技术问题。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,与机器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妨碍结晶。
而且当蔗汁暴露在空气中时,白蛋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保存,但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。空气从裂缝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发展之前,甘蔗在收割后48小时内必须就近进行处理。榨汁后,糖的结晶是一个复杂的过程。发酵非常迅速,生产者榨出汁液后必须立即把蔗汁煮沸。
这时的蔗汁是一种黏性的液体,有来自甘蔗细胞的黏性白蛋白质和其他杂质在漂浮。必须投入消石灰和其他添加剂,使杂质浮在表面或沉在底部,而把它除掉。接着熬煮蔗汁使水分蒸发产生超饱和的液体。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离。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变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出现之前需要相当的专门技能。此后,从糖蜜中分离结晶体和干燥糖又是一些难以应付的问题。世界糖产区各种技术的发展使这些生产问题得到解决。这里按照时间顺序出现的中国的技术,是一种传承、改造和积极革新的结合。在描述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
当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,改进不多。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。首次详细描述中国压榨甘蔗的机器是在敦煌发现的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。
从文献的描述来看,中国压榨机非常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描述:1597年,约翰·杰勒德(John Gerard)对印度甘蔗压榨机的描写同敦煌残卷有类似记载:我认为应该给你看这些新被采集的甘蔗。
▲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传授“制糖技术”的印度工匠带到敦煌的。
这种压榨机需要劳动密集型的工序;正如敦煌残卷和杰勒德(Gerard)所指出,甘蔗必须切成非常小的薄片。可能因为如此,臼杵式的压榨机在中国使用很有限,仅有一篇文献简单地提及。采用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)描述,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)也有记载。《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。王灼描写甘蔗压榨机:“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,王灼所描述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超过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”,比较准确。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)]。但是,当把王灼描述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明显的相似。
李约瑟记载,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非常普遍。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,并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。13世纪,西亚和地中海的大多数地区,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。这个地区中的一些地方,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,甘蔗可置于一台固定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》的记载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记载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明显不同的榨油机正在使用。
▲甘蔗种植
在中国,压榨前对甘蔗处理的方法,比地中海地区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,但是据现存的文献记载,印度和地中海地区压榨甘蔗前并没有提及削去蔗表皮。
王灼的记载则清楚地表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大小,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。此步骤使人联想到中国榨油的工序。但是,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蛋白一起混合在煮沸的糖浆里。压碎前剥去蔗皮,经过蒸煮再榨取汁液的中国方法,能够产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。但是,中国的方法在实际使用过程中需投入更多的劳动,而熬煮蔗汁时须费更多的燃料,因为蒸煮的过程中有水分被吸纳。因为糖浆过于浓稠则小结晶体不能增大,而蒸发过程中不能结晶的渣则无法分离。
▲古法红糖 制作过程
唐朝提倡的结晶工序在很多方面比宋朝所使用的方法需更密集型的劳动。敦煌残卷介绍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离出固体。虽然劳动非常密集,却能够在极短时间内产生糖颗粒。另一种比较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。但是有窄孔的桶子不再使用,糖只通过简单的蒸发而结晶。王灼介绍“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部属于低劣的“沙脚”,需要等待一段时间。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非常相似;盐的生产在贾思勰《齐民要述》有详细叙述。
▲古法红糖
虽然王灼为任何打算制造蔗糖的人提供了足够的细节,但是对加工和压榨甘蔗所需全部设备的调查显示,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。这些设备包括一把削皮的刀,割蔗的镰刀,把蔗削皮和切块的工作台、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。还有,需要不同种类的容器: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,及进行最后结晶的罐子。
其中仅有一部分是普通农场的设备。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,但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。根据王灼的记载,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
如此相当复杂的设备和劳动力投入,加之糖投入市场前必须等待5个月的时间,因而不可能随意地进行糖的生产(至少如王灼所叙述)。巨大的费用和大量劳动力的需求,使小规模的个别农户难以进行生产。在唐宋时期,这种类型的制糖业主要在坞堡、庄园和寺院进行,因为这些地方具备劳动力和物质条件。当有充足证据证明在宋朝糖成为一种商品,并在主要城市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,如元朝和明初一样,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世纪末元朝皇帝支持下编辑的《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。这也许证明了这两位著者都来自中国北部地区。《农桑辑要》关于甘蔗压榨机实际运用的记载极为简单,与制造业相比,其注意力更多地集中于耕种。
▲《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,倒是建议普通家庭流行的谷物脱壳器具-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。
二世纪的汉朝坟墓的陶器中,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。所有可利用的碓复制品和后来碓的图形,例如《农书》(1313)、《农政全书》(1639)所记载,石臼皆固定于地面挖出的坑中。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各种用途的记载中,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汲取液体的特征,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,但是在舂碎蔗的过程中,必使蔗汁溅出,造成浪费。无法知道在14世纪初,中国的产糖地区事实上是否使用碓,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,著者努力介绍其用法是为了促使更多的家庭采用它。
《农桑辑要》原是元朝皇帝对受蒙古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”大不一样。
▲元朝蒙古人
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导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分的白蛋白。在加热过程中,把诸如牛奶、血、木炭、蛋白、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、白蛋白凝结,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,当各种类型的糖产品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。但是,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复杂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,却不可能除去在煮汁过程中方能燃烧的白蛋白和树脂。14世纪,埃及工匠来传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,才能看到有关澄清蔗汁的清晰记述。
▲古法制糖
当时普遍使用的成分是硝石灰。但是,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,因为当时糖蜜已经能够很快滤出,但此工序的完成仍然缓慢,并取决于变幻莫测的天气。
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。上层的糖晶体呈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的元朝蒙古人。
▲蔗糖
元朝的生产方法,在沥水器下层仍然保持有大部分的糖蜜,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世纪制造技术的回顾中,糖的提炼比甘蔗的压榨技术有更大的发展,甘蔗仍然用效率不高的不同的设备加以压榨。不久,压榨方法也有了改变。
糖是何朝代做的,甘蔗糖?
在中国,最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句:“胹鳖炮羔,有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗,“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代,楚国已能对甘蔗进行原始加工。西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中,有"亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……"的记述。交州在现今的广东、广西一带,与上述的楚国同是中国的南方,是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖,呈粘稠状,是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度(粘稠),便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。
东汉张衡著的《七辨》中,有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字,是指制得的糖有微小的晶体,可看作是砂糖的雏形。
6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余,取汁为沙糖,甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了,种蔗的技术也已提高,且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶,成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。
手工业制糖阶段 自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高,经近千年的发展,至唐宋年间,已形成了颇具规模的作坊式制糖业。
公元647年,唐太宗派人去印度学习熬糖法。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载:“……贞观二十一年,始遣使自通天子,献波罗树,树类白杨。太宗遣使取熬糖法,即诏扬州诸蔗,柞沈如其剂,色味愈西域远甚。”说明在中、印频繁的文化、科技交流中,其中也有制糖技术的经验交流。
从唐宋开始形成的手工业制糖以来,制糖技术逐步得到发展,一些新的技术、新的工艺相继出现,土法制取的白糖、冰糖等新品种也相继出现,同时也产生了一些制糖的理论著作。
公元674年,中国发明用滴漏法制取土白糖。该法用一套漏斗形的陶器,配以瓦缸和其他小设施,将蔗汁熬至相当浓度后倒入瓦溜(漏斗形陶器)中,从上淋入黄泥浆,借助黄泥浆的吸附脱色制取土白糖。白糖的出现,标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。
唐大历年间(766~779),四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作,为制糖业增添了独特的产品。
唐宋制糖手工业昌盛,所产之糖的品种和质量都达到相当高的水平。糖产品不仅销售国内各地,还远销波斯、罗马等地,促进了国际间的贸易往来。广泛兴起的制糖手工业,扩展至全国的很多区域,如现今的广东、广西、福建、四川等地。宋、元期间,大量的闽、粤移民至台湾,同时也带去了种蔗制糖技术。由于台湾气候适宜于种植甘蔗,制糖业很快得到发展,并成为中国主要制糖基地之一。
8世纪中叶,中国制糖技术传到日本。13世纪左右,传入爪哇,成为该岛糖业的起源。15~16世纪,中国的侨民也在菲律宾、夏威夷等地传播制糖法。
在长期的制糖实践中,很多制糖方法逐步被总结出来。 北宋王灼于 1130年间撰写出中国第一部制糖专著──《糖霜谱》。全书共分7篇,内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备(包括压榨及煮炼设备)、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六(《甘嗜》)中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法,在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的采用牛拉石辘(或木辘)多次压榨取汁的方法(压榨法),与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面,书中首次总结了石灰法澄清工艺,其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺,成为现代机械化制糖的工艺基础。
糖的制糖历史
史前时期
人类就已知道从鲜果、蜂蜜、植物中摄取甜味食物。后发展为从谷物中制取饴糖,继而发展为从甘蔗甜菜中制糖等。制糖历史大致经历了早期制糖、手工业制糖和机械化制糖3个阶段。
早期制糖阶段 中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖主要有饴糖、蔗糖,而饴糖占有更重要的地位。
制饴 将谷物用来酿酒造糖是人类的一大进步。中国西周的《诗经·大雅》中有“周原膴膴,堇荼如饴”的诗句,意思是周的土地十分肥美,连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。说明远在西周时就已有饴糖。饴糖被认为是世界上最早制造出来的糖。饴糖属淀粉糖,故也可以说,淀粉糖的历史最为悠久。
饴糖是一种以米(淀粉)和以麦芽经过糖化熬煮而成的糖,呈粘稠状,俗称麦芽糖。自西周创制以来,民间流传普遍,广泛食用。西周至汉代的史书中都有饴糖食用、制作的记载。其中,北魏贾思勰所著的《齐民要术》(第89篇“饧?”)记述最为详尽。书中对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述,为后人长期沿用。时至今日,这类淀粉糖的甜味剂仍有生产,也有较好的市场,在制糖业中仍有一定地位。但通常所说的制糖是指以甘蔗、甜菜为原料制糖。
甘蔗制糖 甘蔗制糖最早见于记载的是公元前 300年的印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。这两个国家是世界上最早的植蔗国,也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上,中国和印度占有重要地位。
周代至汉代
在中国,最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句:“胹鳖炮羔,有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗,“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代,楚国已能对甘蔗进行原始加工。
西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中,有亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……的记述。交州在现今的广东、广西一带,与上述的楚国同是中国的南方,是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖,呈粘稠状,是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度(粘稠),便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。
东汉张衡著的《七辨》中,有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字,是指制得的糖有微小的晶体,可看作是砂糖的雏形。
6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余,取汁为沙糖,甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了,种蔗的技术也已提高,且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶,成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。
唐宋年间
手工业制糖阶段 自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高,经近千年的发展,至唐宋年间,已形成了颇具规模的作坊式制糖业。
公元647年,唐太宗派人去印度学习熬糖法。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载:“……贞观二十一年,始遣使自通天子,献波罗树,树类白杨。太宗遣使取熬糖法,即诏扬州诸蔗,柞沈如其剂,色味愈西域远甚。”说明在中、印频繁的文化、科技交流中,其中也有制糖技术的经验交流。
从唐宋开始形成的手工业制糖以来,制糖技术逐步得到发展,一些新的技术、新的工艺相继出现,土法制取的白糖、冰糖等新品种也相继出现,同时也产生了一些制糖的理论著作。
公元674年,中国发明用滴漏法制取土白糖。该法用一套漏斗形的陶器,配以瓦缸和其他小设施,将蔗汁熬至相当浓度后倒入瓦溜(漏斗形陶器)中,从上淋入黄泥浆,借助黄泥浆的吸附脱色制取土白糖。白糖的出现,标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。
唐大历年间(766~779),四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作,为制糖业增添了独特的产品。
唐宋制糖手工业昌盛,所产之糖的品种和质量都达到相当高的水平。糖产品不仅销售国内各地,还远销波斯、罗马等地,促进了国际间的贸易往来。广泛兴起的制糖手工业,扩展至全国的很多区域,如现今的广东、广西、福建、四川等地。宋、元期间,大量的闽、粤移民至台湾,同时也带去了种蔗制糖技术。由于台湾气候适宜于种植甘蔗,制糖业很快得到发展,并成为中国主要制糖基地之一。
8世纪中叶,中国制糖技术传到日本。13世纪左右,传入爪哇,成为该岛糖业的起源。15~16世纪,中国的侨民也在菲律宾、夏威夷等地传播制糖法。
在长期的制糖实践中,很多制糖方法逐步被总结出来。 北宋王灼于 1130年间撰写出中国第一部制糖专著──《糖霜谱》。全书共分7篇,内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备(包括压榨及煮炼设备)、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六(《甘嗜》)中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法,在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的采用牛拉石辘(或木辘)多次压榨取汁的方法(压榨法),与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面,书中首次总结了石灰法澄清工艺,其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺,成为现代机械化制糖的工艺基础。
印度制糖术的传播
当中国的甘蔗制糖技术向外传播的时候,世界上的另一个甘蔗制糖发源地印度,也不断向各国传播甘蔗制糖技术。7世纪,阿拉伯人把印度的甘蔗种植技术传入西班牙、意大利。自此,地中海沿岸开始有甘蔗种植,随后甘蔗的种植技术又传入北美洲的一些国家。15世纪末,哥伦布将甘蔗制糖技术传至西印度群岛,很快又传至古巴、波多黎各。15世纪20~30年代,甘蔗制糖技术先后传到墨西哥、巴西、秘鲁等,不久,甘蔗制糖业在南北美洲都发展起来。
甜菜制糖与机械化制糖
机械化制糖阶段 18世纪末至19世纪初,甜菜制糖的成功极大地推动了制糖业的发展,直接导致了制糖业的机械化。
甜菜制糖业的兴起 长期以来,用来制糖的主要原料是甘蔗,而甘蔗只能生长于热带、亚热带地区,寒冷地区则不能种蔗制糖。18世纪末期,一种新的制糖原料──甜菜终于被发现,给制糖业的发展带来重大突破。
1747年,德国化学家A.马格拉夫发现甜菜块根中含有蔗糖,但未受到重视。1786年,马格拉夫的学生F.K.阿哈尔德在柏林近郊试种甜菜成功,实现了从甜菜中提取蔗糖并开始进行甜菜的选择和育种工作。1799年阿哈尔德发表论文,宣告可以用甜菜制糖。1802年,阿哈尔德在东欧西里西亚附近的库内恩建立了世界上第一座甜菜糖厂。同年,俄国也建成一座甜菜糖厂。1811年,法国又建成一座甜菜糖厂。此后,欧洲各国相继建厂,甜菜制糖业很快兴起。1810年,俄国的甜菜糖厂已达10座。1824年,乌克兰开始建立甜菜糖厂,此后15~20年间,已发展到67座,乌克兰遂成为俄国的主要产糖区。
甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展,有着重要的政治、经济原因。19世纪初,拿破仑对不列颠岛实行封锁,英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁,欧洲海上运输因之受阻,一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆,这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲,继而传播到亚洲,遍及世界各地。
机械化制糖业的发展 甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲,而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代,先进的工业和发达的科学技术,给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间,是机械化制糖工业的主要形成时期,许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里,完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。
19世纪初期,良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色,并取得了较好效果。1821年,东巴勒将甜菜块根切成薄片,以热水浸渍提取糖分,改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法,取得的糖汁不易澄清。1840年,库尔曼发明二氧化碳饱充法,在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时,采用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离,得到的不再是带蜜的糖,而是干净的砂糖。1849年,卢梭发明了碳酸法制糖工艺。1849年,应用二氧化硫漂白糖汁取代成本较高的骨炭,糖汁的清净技术进一步提高。1859年,佩里耶和波塞茨将碳酸法改良为双碳酸法,澄清效果显著提高,但糖汁的沉淀颗粒仍不易除去。1864年,德耐克发明过滤机使糖汁沉淀颗粒得以分离。同年,奥地利人J.罗伯特制成间歇式渗出罐组,它与双碳酸法清净工艺相配合后被普遍采用。20世纪发展了连续渗出器,逐渐取代了罗伯特渗出罐。至此,较完善的碳酸法制糖工艺基本形成,成为现代制糖技术的先导。
由于甜菜制糖大部分工艺也适用于甘蔗制糖,因而很快被甘蔗制糖业所采用,但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工艺上有较大的不同。在取汁方面,甘蔗糖厂仍基本上采用压榨取汁方式,18世纪末甘蔗制糖已采用了三辊压榨机。
19世纪初期,真空结晶(煮糖)罐制造成功。中期,已开始用蒸汽机带动压榨机,并开始采用离心分蜜机。此后,随着制糖工艺渐趋成熟和适合于工业化生产的设备不断出现,制糖业遂进入大规模工业化生产阶段。
中国机械化制糖历史
中国机械化制糖 19世纪末至20世纪初,是中国机械化制糖的酝酿、探索时期。20世纪30年代,中国兴起机械化制糖热潮,但未形成机械化制糖工业体系,制糖业基本上还处于手工业阶段。1949年后,不断发展成为完整的现代制糖工业体系。
1878年,英商怡和洋行在香港设中华精糖公司,机器购自英国,以土糖为原料生产精炼糖,每日能处理4000担土糖。1880年,怡和洋行又在广东汕头角石开设分厂。此外,英国商人在香港的太古洋行也创办太古炼糖公司。继英国之后,美国、日本等商人也来中国建立机械制糖厂,制糖工艺、技术、设备均从外国引入。由于社会动荡、经营管理不善等原因,这些糖厂未能长久生存下去。
1905年,中国东北开始种植糖用甜菜。1908年建成一座日加工甜菜350吨的甜菜制糖厂(阿城糖厂)。
1915年又建成一座日加工甜菜 350吨的甜菜制糖厂(呼兰糖厂)。
1916年,日本人在中国东北成立“南满洲制糖株式会社”,并在沈阳郊区建立一座日加工500吨甜菜的奉天糖厂,1917年投产。1922年又在铁岭建成铁岭糖厂,这两座糖厂都于1926年停产。
1920年,北京溥益公司在山东济南兴建溥益糖厂,于1921年投产,1929年停产。
1938年,日本在吉林省范家屯建立“新京制糖所”,后改为吉林省制糖厂。
20世纪30年代以前,不论是甜菜制糖厂,或是甘蔗制糖厂,或是精炼糖厂;不论是外资兴办,或是民族资本创办的糖厂,都没有成功,中国的机械化制糖业未能形成,仍然处于手工业制糖阶段。牛拉石辘压取甘蔗的古老制糖法依然盛行,土糖寮、土糖房、小作坊式的制糖遍布城乡民间。糖的产量及质量都不及先进国家。尚需大量进口食糖。1929年,食糖进口量达最高峰(7.4亿千克),价值银一万万两,居全国进口货物的第二位。
30年代开始,中国限制洋糖任意进口,保护国内糖业的发展。1929~1933年,资本主义世界爆发严重经济危机,许多公司、商人急于推销滞销的货物和积压设备。中国成为他们资本输出的一大市场。例如,美国的檀香山铁工厂,捷克斯可达工厂,即在此时来到广东,推销他们积压的制糖设备。广东省的军阀企图通过创办糖业,充实自己经济实力,巩固和扩大自己的政治地位,极力支持、兴办机械化制糖业。广东制糖历史悠久,制糖原料(甘蔗)丰富,客观上也利于制糖业的发展。1933年8月至1936年1月,在檀香山铁工厂、捷克斯可达厂两家厂商的承包下,在广东建成了市头、顺德、东莞、新造、惠阳、揭阳等 6座机械化制糖厂。其设计的总生产能力为每天压榨甘蔗7000吨,每天产白糖700吨。机器设备全部由外国进口,工艺技术、设备规模都是空前的。广东遂成为全国机械化制糖业的重要基地。
广东兴办机械化制糖业的热潮,也波及可以用甘蔗制糖的其他省份,继之纷纷建立机械化糖厂。但由于时局动乱,工业基础薄弱,这些新式的机械化制糖厂,未能得到发展和繁荣,不少糖厂被迫关闭、停业。
20世纪以来,台湾省机械化制糖业发展较快。最早的机器制糖厂建立于1901年,至1945年,全省已有42家机械化制糖厂。1934~1943年间,台湾糖业发展迅速,糖产量剧增,并有大量出口。1938~1939年制糖期,机制糖产量达到137万吨。
1949年后,中国大陆的制糖业不断得到发展。甘蔗制糖业主要分布在广东、广西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖业集中在黑龙江、内蒙古、吉林、新疆等地。甘蔗糖与甜菜糖的产量之比约4:1。发展到 80年代,中国已成为世界上制糖大国之一。
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