引言

在工业化以前的技术范围内，改良了的工艺有三方面：更有效的研磨装置榨出更多蔗汁，加快糖结晶和干燥的序，及使用比大量公牛更能维持较低成本的动力，以使滚子旋转更快，压榨机运转时间更长。

无论用于美洲的三滚子压榨机还是用于中国的双滚子压榨机都不能非常高效率地榨出蔗汁。这两种压榨机，压力和蔗的反动力使滚子不吻合，影响压榨机的生产量。但是，加勒比海和巴西、秘鲁及墨西哥的木制三滚子压榨机仍然具有超越中国双滚子石头装置的优势。

首先，压榨时，前者能够收取蔗重量30%~35%的蔗汁，相对之下，中国的石头装置则平均收取20%~30%的蔗汁。此外，木材可用作插入的楔子和调整滚子之间的距离，因此，第二次的压榨能够更有效。在中国，只有加大劳动量才能够提高成效；但是，即使将蔗用滚子来回压两次或3次，仍然有不少于25%~40%的汁液被浪费。

并且，三滚子压榨机速度更快。让两名工人站在压榨机的各一侧，蔗能够在甲和乙双滚子之间通过，并在乙和丙两滚子之间立即返回。后来，在美洲的一些地方，一台“无声回程器”（a doubleuse,dumb-returner)附设于垂直的三滚子压榨机。这是一块弯曲的金属板，放置在滚子的边缘，它能自动地把蔗推回，以作第二次压碎。

这个小装置节约了一、两名奴隶劳工，加之，机械而不是手工，速度较快。在中国，普遍使用石头滚子垂直压榨机也产生许多问题。虽然中国农业已广泛地使用铁器，但是替换成石头滚子排除了使用铁轴承的可能性，明朝明显的是如此。硬的花岗石滚子更耐用，可是木和石头的结合造成木制的部分，例如在滚子基部系连的梁和转轴，因石头和木的摩擦而迅速破损。

意味着滚子之间的距离和施加于蔗上的压力是变动不定的，必须不断地调整。由于笨重，石头滚子难以调准，工业化以前的另一技术限制是糖自然结晶花费的时间。把糖浆置于粗糙的麻布袋中，在袋上放置重物压挤出糖蜜（印度较普遍），和用大棒子搅拌糖（如在中国）都旨在努力加速离析的过程。

然而，仅能在糖量小的个别地区方以这种方法处理。在中国南部收获后的阴凉潮湿的冬季月份中的30~40天，大部分的糖通常是被装在圆锥形的坛子中排水，滤水和晒干不断重复，以产生滤过黏土的精炼白糖，所有滤土和精练的工序都在榨甘蔗的同一个地点进行。即使在同一个村庄，也会生产出质量不匀、等级不同的糖。

对照之下，早在15世纪，欧洲制造商通过集中控制精炼工序从而保证质量及加速生产。威尼斯的大商人家族－科纳奥（Cornaro)和马蒂尼（Martini)是其中最早开展集中管理精炼厂的人。在许多种植园生产的粗糖特为制造白糖而运到一个单独的地点，大量购进粗糖同时精炼大量的糖更加经济。科纳奥和马蒂尼还运送粗糖去威尼斯，作精炼和在市场上交易。

15世纪，波隆那（Bologna)也有类似的精炼厂。当糖贸易从地中海转移到大西洋海岸，这些威尼斯和波隆那的精炼糖厂是比利时和荷兰在安特卫普和阿姆斯特丹精炼厂的前身。荷兰人建造了“干燥室”（drying room),加快了精炼过程。圆锥形晶糖块仅仅在8~10日干燥后取出，放在盘子上，并在有多层的器物中弄干。

生炭火同时加热所有器物的各个层间，温度达华氏114度，糖仅在5~7日中便充分干燥。这些精炼厂的创建并不单是由于在气候较寒凉的欧洲，须附加热量以使糖蒸发，而是因为很多糖要集中加工制造。荷兰的精炼厂是大规模经济的产物，反映了中国和荷兰之间制造业的根本差异。集中的操作更可控制质量。

由于“糖师”（决定糖煮沸时稠度的专家）保存了一份有关精炼厂购买的一批特别的粗糖能精炼出多少糖，以及糖达到何种浓度方可从火上移开的记录，因此两个制糖阶段性的工序得以标准化。科纳奥雇佣监督生产的职员控制质量和数量，每个种植园按市场销售计划交付甘蔗。

相同的逻辑也应用于美洲的种植园，即使在并不格外高效率的生产中心，例如拉丁美洲的马提尼克（Martin-que),也建造干燥炉，以加快进程。中国南部，糖（校按：甘蔗）是在十二月收获的一年生农作物，这时普遍地处于结冰的温度，差不多整个一月到三月，天气是寒凉和多雨，因此任何类型的缓慢加热在此同样有助于蒸发。

但是，中国制造业的结构依然是疏散的，同时，促使别处的制糖业发展的标准化产品，规模经济和制造速度的需求动力也不存在。当我们观察压蔗机的动力来源时，分歧显而易见，因为工业化前的技术最根本的限制是动力。用于压蔗机的动力来源最终决定了压榨机的生产率。

以人畜为动力是有限的，并且只有在投入相当的饲养和休息成本后才可再生。生产量和工作强度都是由可利用的动力强度所决定。在美洲，创办一个蔗糖大庄园的最初的开支中最大的部分是奴隶的费用。其次是公牛。例如1632-1634年间，秘鲁一个耶稣教会士（Jesuit)的庄园，最初的投资包括97名奴隶和60对公牛，操作6台边缘滚轮磨（edge-runner mill)。

庞大的公牛队伍用于许多地方，例如古巴（18世纪末，牛的牧场主投入扩充糖工业），使用多达50~80对公牛。在巴西，20%的压榨机使用水力和动物作后援，而18世纪和19世纪初，水力压榨机和风车起着越来越重要的作用。在中国，一头公牛或至多2~4头组成小队公牛是唯一的动力工具。在《天工开物》中的明朝图解仅显示一头公牛。

17世纪末，屈大均叙述3头一组的公牛用作操纵压蔗机。1724年，一份来自台湾对压碎蔗的叙述记录记载是使用4头公牛，而另一份来自台湾的同时代图则显示每队仅有两头公牛。在中国南部的非畜牧经济中，使用规模颇大的数头公牛或水牛并非适宜的选择，但水力却是例外。水力压榨机和畜力压榨机之间的差别是重大的。

1515年，在希斯盘纽拉岛，西班牙的美洲企业家用一台水平的双滚子压蔗机做实验，工程师推测如果用水力，能生产125吨糖，如果用畜力，也许是水力的三分之一。其他人推测甚至差异更大，并提出如将三滚子垂直压榨机接于一台水磨上，较由公牛驱动，在相同的时段内可压碎两倍数量的蔗。

在巴西，甘蔗种植园主出租土地是基于他们对一台压榨机24小时能够磨碎多少蔗的推测－标准的推测是公牛驱动的20~35车的蔗，由水力驱动的则为40~50车。然而，在中国甘蔗主要产地广东、台湾或福建并没试图使用水力压蔗。却是用于邻近的琉球群岛，之后是日本。在宋朝和明朝，琉球群岛由于与福建的广泛联系，也许早在15世纪就引进了甘蔗栽培。

1534年，一名中国官员记录它在琉球群岛的主要岛屿冲绳岛（Okinawa)栽培的情况。1623年，开始制造和精炼糖。这段期间的压蔗机是一种垂直双滚子，类似中国的式样，被认为是从福建引进的。然而，当时垂直双滚子式样在中国似乎仍未普遍；因此，考虑到琉球人与东南亚贸易的联系，可能是直接从菲律宾引进的。

和中国不同，17世纪琉球群岛经济、社会和政治的变化中，糖是如此独特及重要，以致它们将促进其他制造技术的变化。通过萨摩汗（Satsuma han),琉球的经济与日本紧密联结在一起。比邻琉球群岛的奄美（Amami)诸岛的5个北部岛屿早已是琉球王国的藩属不同；1609年，被萨摩表面上占据，以惩罚琉球国王对德川幕府（Tokugawa shogunate)的失敬。

琉球王国被允许保留一种虚设的独立，以便萨摩中国非常有利可图的贸易能够规避幕府限制（幕府の禁令，Bakufu restriction)继续下去。琉球群岛随着一年一次进贡给萨摩的岛津藩主（Shimazu lords)而变成了藩属国的地位。琉球群岛定期送糖往萨摩，代替两万石贡米的三分之一。

1655年，日本对琉球糖的需求庞大，幕府允许萨摩用当地铸造的“琉球通宝”从琉球群岛购买更多的糖。整个17世纪，萨摩每年平均进口7万和8万斤（约10万磅）之间的琉球红糖。被萨摩征服之后，琉球政府发现在新的经济整顿中，糖是提高财政收入的一个非常有利可图的来源。

当琉球王国装备好船只前往中国明朝和其后清朝作朝贡贸易的期间，琉球王国已经欠下萨摩巨大的债务。王国集中控制糖价以偿还欠下的数以千计kan。糖已是太珍贵的商品，不能掌握在私人手中；1646年，糖由政府垄断。

1662年，所有产品由糖行会（sato-za,sugar guild)经销。政府开始提供生产者铁制工具、精炼用的平底锅和其他必需的设备以增加产量。1717年，琉球群岛被豁免于幕府（Bakufu)贸易限制，琉球群岛和萨摩之间的关系变得更重要，贸易限制规定了中国人、暹罗人和荷兰人可以带糖进长崎（Nagasaki)的数量。

整个18世纪和19世纪大部分时间，萨摩强化了对琉球的制糖业的控制；琉球工业生产率的增加也是明显的；到了天保时期（Tempo period,1830-1844),琉球群岛提供500万至600万斤（约650万－790万磅）糖给日本。糖在琉球经济中压倒性的重要导致了一系列的技术革新。

虽然双滚子压蔗机已在使用，但是首里（Shuri)的真喜屋实清（Makiya Sanekiyo,生年不详）显然于1671年研制了垂直三滚子压榨机；两种类型的压榨机产量的差异已见前文。然而，甘蔗的栽培和加工的实验是随着琉球当局鼓励其他技术的发展而出现的。

例如，一名杰出的学者兼政治家，琉球国王的顾问蔡温（Sai On,1682-1763)不仅感兴趣于蔗文化，而且命令琉球学者们建造望远镜和天文台，并有兴趣提倡在当时日本发展的荷兰学（Rangaku,Dutch studies)。其间，新的水利工程和土地开垦在琉球群岛展开，同时，每个区域办事处的农业监察员鼓励种植蔗、甘薯、茶和马尼拉麻。

不论琉球群岛还是奄美诸岛，甘蔗栽培并没有成为如同在美洲所形成以奴隶劳工为唯一基础的种植园文化。但是强化栽培和制造需求仍需要殖民的权力，例如奄美诸岛。17世纪，甘蔗栽培已经自琉球群岛引进。

1695年，萨摩在两个主要岛屿上任命了一名蔗检者（Sugarcane inspector,kibi ken-ja,甘蔗监察员）；18世纪，随之而来的是萨摩在奄美诸岛上进一步加强对糖的生产控制的其他各种监督体系。1745年，糖代替了租税的谷物或豆。1717年，磨碎更多蔗的压力导致了革新：一名来自琉球群岛的官员田估文仁（TabataSabuni,1678-1746)成功地把三滚子压榨机连接到水车上。

19世纪30年代，大岛的岛屿（islands of Oshima)提供了600万～700万斤（约800万～900万磅）的糖给日本。虽然这种需求是强加于他们身上的，琉球和奄美诸岛对糖需求的增加转化成地方组织的转变。而且，糖在经济中的重要性鼓励了革新和采用更高效的生产技术。

水磨操作的三滚子压蔗机是修改了当时在中国和日本长期用作水磨驱动的技术的一项革新，日本官吏对糖的制造抱有相当大的兴趣，货使白银外流是幕府所关心的。18世纪20年代，因为支付进口磨驱动的技术的一项革新。将军德川吉宗（Shogun Tokugawa Yoshimune,在位1716-1745,1751卒）从琉球定购幼苗，分配到日本西南的各个地方，例如关东和九州（Kanto and Kyushu)的房総（Boso)半岛和德川的土地。

在琉球群岛中，像德川吉宗之前的德川光国（Tokugawa Mitsukuni,1628-1700)和他的同时代的人蔡温一样，德川吉宗所赞助的制糖业是上层人物感兴趣的技术，包括收集植物样本，以及关于农业、技术、医药、军事策略等书籍和信息。长崎的长官被要求令中国商人带来农业论著与各种植物和庄稼的幼苗，并寻找拥有关于其栽培和制造信息的人。

德川吉宗在首都江户城堡（Edo Castle)附近的庄园亲自实验制造红糖；1727年，他对扩展甘蔗栽培富有热情，曾与来自厦门的一艘平底帆船上精明的船长作详细讨论。船长提供了关于制糖技巧的信息。该方案十分成功，在尾张（Owari)的德川采邑引入蔗的数十年内，名古屋（Nagoya)就发现使用本地糖的甜食店。

德川吉宗对制糖业积极地投入，在他的官方传记中得到特别的记述。日本最早类型的蔗压榨机是双滚子的，类似于中国的设计。1763年，日本植物学家平贺源内（Hiraga Gennai,1728-1779)在写下了第一部日本制糖史，作为他的《物类品隲》的附录。他从《糖霜谱》和《天工开物》中取得信息，建议作为模型。

还有许多其他人，例如池上太郎左卫门（Ikegami Tar-ozaemon,1718-1798)和田村元雄（Tamura Genyu,1718-1776)实验栽培甘蔗和制造冰糖。当日本扩展蔗的栽培和制造，使用哪种类型的压蔗机，取决于被压碎的蔗的总数量；自碾子压榨机至垂直的双滚子压榨机都有。18世纪下半叶，引进了三滚子压榨机。

1797年木村喜之的《砂糖制作记》，虽然在同一本书中，其他图解显示三滚子压榨机由人力转动，但是该压榨机却由水力操纵。作为一本寻求全面性，包括对各种压榨机，以及第一次对水平双滚子压榨机作出图解的书，却没有提到垂直双滚子压榨机。

结语

表明《物类品隲》和《砂糖制作记》成书之间的30年中，三滚子已经作为标准式样取替了垂直双滚子压榨机了。日本垂直三滚子模型的来源可能是琉球群岛，是已经被接受的解释。但是，还存在一个可能性，即三滚子压蔗机是从美洲独立来到亚洲这两个地方，但这次引进是由荷兰人或是由英国人，并非西班牙人。