日用化工——生活制品
日用化工及其产品与人们的生活息息相关。我国古代制盐、制糖、酿造、染色、油漆、制革、造纸等工艺,都与化学有着十分密切的关系。由此可见,在人们的日常生活用品中,化学工艺扮演着重要角色。
比如用化学知识来解释酒、醋、酱的酿制,它们的酿造过程,实际上就是一系列很复杂的、通过微生物的活动而完成的生物化学变化过程。而制盐制糖制革等也都需要运用到化学工艺。总之,我国古代的日用化工及其丰富的产品,在世界上也是独树一帜。
煎煮食盐的化学成就
当人类结束了茹毛饮血的蒙昧生活后,原先主要从禽兽血肉中汲取的盐分,这就促使人们去认识自然界中天然存在的各种食盐。
我国先民通过采集、品尝、识别、鉴定,分别通过对海盐、湖盐、井盐等进行加工提纯的技术,最终获得了不可或缺的食盐。
相传炎帝时期,在胶州湾内住着一个原始的部落,部落首领名叫夙沙。
有一天,夙沙从海里打了半罐水刚放到火上煮。这时一头野猪从眼前飞奔而过,夙沙拔腿就追。等他扛着打死的野猪回来,罐里的水已经熬干了,底部留下一层白白的细末。
夙沙用手指蘸了一点尝尝,又咸又鲜。他用烤熟的猪肉蘸着吃了起来,感觉味道很鲜美。那白白的细末便是从海水中熬制出来的盐。
从此,盐就走进了人类的生活并成了必不可少的物品。夙沙也被后世奉为盐宗。
据史籍记载,夙沙煮海为盐之事应是发生在五六千年前的黄帝、神农时代。我国先民煮海做盐的活动,其初期的加工过程缺乏史料记载。
至宋代,据北宋时期学者苏颂所撰《图经本草》记载,宋代海盐生产是淋沙制卤和煮卤成盐,分两步进行。
淋沙制卤,就是利用海滩沙土来吸附潮水带上来的盐分,然后或人工舀水浸卤,或利用潮汐淋洗,来获得较浓的卤水。至于究竟采用哪种方法,这要看海滨地势的高低了。
地势较高的地区,潮水不能淹没,便把饱吸盐分并经晴日晒干的海沙刮取来,堆积、平摊在草上,形成一个个的“溜”,大的“溜”可高两尺,方一丈以上,各溜间则形成槽渠。
在各溜之后面一侧挖一个深坑,叫做“卤井”。用舀水器舀海水灌洗,于是海水浸泽海沙,溶出盐分后成卤水,经过槽渠便汇入卤井中。另外在淋沙坑侧掘一卤井,埋一小管于淋沙坑底下,与井相通,使淋卤流入井中。
用以上各法得到的卤水在煎煮前,最好先估测一下其中盐的浓度,如果太稀,消耗燃料仍会很多,就不合算,应再度浸沙。
为此,在宋代已有了原始的方法,可以说就是现代“浮沉子法”的雏形。南宋时期科学家姚宽所撰《西溪丛语》记载,福建用鸡蛋、桃仁来试卤水的比重,能令它们上浮的卤水便认为是上好的浓卤水。
至元明代之际,盐民又发现烧稻麦秆所得到的灰有强烈吸附海盐的作用,远胜于海沙,于是很快便普遍利用起来了。
煎炼海卤的锅,汉代时叫“牢盆”,宋代以后,一般称作“盐盘”。
据《图经本草》记载,煮盐之器有两类,一种是“鼓铁为之”,是用生铁铸造的,当然比较耐用,但成本高;一种是用竹篾编织成的,内外再用海边牡蛎之类的遗壳所烧成的生石灰厚厚地涂上一层,这样就耐烧烤了。
还值得一提,《太平寰宇记》已说及海陵盐户所采用的“散皂角于盘内”的方法来絮凝食盐的散晶,以利于食盐结晶的析出和成长。
皂角是豆科植物皂荚的种子,其豆粉放入水中可产生大量泡沫,因而会吸附食盐小晶粒,使它们凝聚起来。至明代,各盐户就较普遍地采用这种措施了。这可算是煎盐工艺中的一项有趣的发明。
在煮卤的过程中,卤水渐渐浓厚,终于会析出食盐晶粒。为取得食盐,一种是把卤水完全烧干;一种是随煮随将析出的盐晶捞出,再加新卤水,再煮再捞。
海盐的晒制法在我国出现相当晚,元代时才兴起于福建,大概是借鉴了解州晒制池盐的经验。大约至明代中叶已有更多地区改煎为晒了。但其时多数的晒海盐法还不过是以天日曝晒代替煎炼,而仍未摆脱预制卤水的工序。
大约在明代中期的正德、嘉靖之际,在河北沧州兴建了长芦盐场,出现了与现代海盐晒制法基本相似的、完全的晒盐法。此后该盐场获得了迅速发展,并很快成为我国海盐生产的中心和典范。
明代后期海滩晒盐的具体步骤大致是:在海滨预先掘好潮沟,以待海水漫入。在沟旁两侧建造由高至低的7层或9层的晒池。
每当涨潮时海水灌满沟渠,退潮后将沟中海水舀或车入最高一层晒池,注满曝晒,经适当浓缩后,则放入次一层晒池。如此逐层放至最低池。在此过程中一般沿用上述石莲子等估测卤水浓度。及至已成浓卤,便趁晴曝晒,于是得到颗盐。
这种方法至清代初年,由天主教士又传来了意大利西西里岛人所创造的所谓“天日风力晒盐法”的经验,得到康熙帝的赞赏和奖励,于是在辽东、长芦推广。
其后沿海各处盐场便相继引进、融合此法。从此晒海盐法就逐步完全取代“煎煮海卤”的方法了。
湖盐即盐湖中天然结晶或以盐湖表层卤水晒制的盐。在我国历史上,最早也是最著名的湖盐产地是解州盐池,即今日山西省运城盐湖,所以也称之为“解盐”。
运城盐湖的开发源远流长。《战国策》曾描写驱赶良马驾着运盐的车攀登太行山时的劳累情景,而所运的盐大概就是山西安邑、解州等处所产的湖盐。
此外,春秋时期的古籍《山海经》、《周礼·天官·盐人》、《说文·盐部》中都有解州湖盐的记载。表明这一时期湖盐已很受重视。
湖盐的开发,春秋时期解州盐民便已采用原始的天日晒盐法了。这一方法至盛唐时期趋于成熟,形成了“垦畦浇晒”的完整工艺。
据唐代人张守节《史记正义》对此的记载:人工垦地建畦要经天雨适当稀释的卤水引入畦内,再靠天日、风吹蒸发浓缩晒制食盐的方法,能够使食盐单独结晶析出。这样便使湖盐的产量猛增,品质也得到改善。
井盐,是以凿井的方法开采地下天然卤水及固态的岩盐。巴蜀之地是我国井盐的发祥地,古代井盐的开采也集中在川、滇一带。而四川自贡则号称我国古代盐都,是我国井盐技术创造发明的中心。
我国井盐开采大约创始于战国晚期。李冰是战国时期的著名水利专家,可能是他在带领巴蜀百姓开山移土,修筑都江堰工程时发现了成都平原的地下卤水,曾平整过地下卤水流出所形成的盐滩。
至于煮盐之法,至迟早在汉代时于巴蜀井盐区已开始采用,所用的方法叫做“敞锅熬盐”,一直延续至现在,但其中细节则不断在改进。
据《四川盐法志》和《富顺县志》的记载,可知至迟清代时熬盐的某些举措与今日自贡盐井的工艺已很相似,包含了很多颇有科学意义的技术经验。
例如:在煮盐前,往往先进行黄卤与黑卤的搭配,调剂浓度。兑卤的比例一般是黄卤比黑卤为6:4或7:3。
当煎煮近于饱和时,往卤水中点加豆浆,可以使钙、镁、铁等的硫酸盐杂质凝聚起来,并以其吸附作用将一些泥沙及悬浮物包藏住,此“渣滓皆浮聚于面”,用瓢舀出,再“入豆汁两三次”,直至“渣净水澄”。
当卤水浓缩、澄清后,点加“母子渣盐”。“母子渣盐”就是在别锅煎制出的、结晶状态良好的食盐晶粒,它可以促使浓缩的卤水析出结晶。
洗去“碱质”,提高盐质,以防潮解。所谓“碱质”实际上是镁盐。盐工们用竹制长网勺从卤水中打捞起盐粒后,“置竹器内”,再用“花水”冲洗盐粒。
花水实际上是澄清了的饱和盐水。因此它可以洗去碱质,又不会溶去盐分。如此所得的精品盐叫做“花盐”,“粒匀而色白,类梅花、冰片。”
岩盐又名“石盐”,是自然界中天然形成的食盐晶体,可以直接取来应用。
这种盐的精上之晶呈玻璃光泽,无色透明或白色,晶形正立方体,往往“累累相缀,如棋之积”,所以又称“光明盐”、“水晶盐”、“玉华盐”和“白盐”。有的则因混入一些金属化合物的杂质或污泥,而带有某种特殊的色调。
岩盐是自盐井或盐湖中自然凝结析出的。这种盐形状怪异,广泛出现于我国西北的广大地区,因为那里的内陆湖星罗棋布,气候干热,盐湖表面经常厚厚地凝结着晶莹的岩盐。
由于这些地区在古代属于“胡人”居处的地带,所以那里所产的岩盐统称为“戎盐”,也称“胡盐”、“羌盐”。
早在秦汉之际,戎盐便从那里大量贩运到中原地区,成为我国食盐的主要来源之一。
[旁注]
苏颂 (1020年~1101年)。宋代天文学家、天文机械制造家、药物学家。苏颂幼承家教,勤于攻读,深通经史百家,学识渊博。苏颂作为历史上的杰出人物,其主要贡献是对科学技术方面,特别是医药学和天文学方面的突出贡献。
姚宽 宋代杰出的史学家、科学家、著名词人。聪慧异常,博闻强记,精于天文推算。其尤工辞章,篆隶及工技之事。著有《弩守书》、《西溪集》、《史记注》、《战国策补注》、《西溪丛语》等。
长芦盐场 是我国海盐产量最大的盐场,位于渤海岸。长芦盐区的开发历史悠久。明代在沧县长芦镇就设置了管理盐课的转运使,统辖河北全境的海盐生产。至清代,虽然将这一机构转移至天津,但是袭用旧名,一直称“长芦盐区”。
李冰 战国时期著名的水利工程专家。秦昭王时任蜀郡太守。期间,他征发民工在岷江流域兴办许多水利工程,其中以他和其子一同主持修建的都江堰水利工程最为著名。几千年来,该工程为成都平原成为天府之国奠定坚实的基础。后世为纪念李冰父子,在都江堰修有二王庙。
都江堰 位于四川省成都市都江堰市灌口镇,是我国建设于古代并使用至今的大型水利工程,被誉为“世界水利文化的鼻祖”。是由秦国蜀郡太守李冰及其子率众于公元前256年左右修建的,是全世界迄今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。
胡人 古代汉人对除了汉人以外部族的称呼,通常是指我国北方以及西方的游牧民族,主要包括匈奴、鲜卑、氐、羌、吐蕃、突厥、蒙古国、契丹、女真等部落,指其为不文明,未开化的化外之民。“胡人”的说法始于战国时赵武灵王“胡服骑射”,既有胡服,那么穿胡服的定是胡人了。
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古代岩盐矿床的开采方法有旱采和水采两大类。旱采法适用于埋藏较浅或出露地表、分布面积广,并且利用干式作业的岩盐矿床。其中地下开采是通过开拓、采准、回采工作而采得。
水采法有钻井水溶采矿法和硐室水溶法两种。前者是将淡水通过钻孔注入矿层,把矿石溶化成液体,然后用泵或其他设备抽取到地面,再经过加工,制成成品盐;后者是以淡水引入初始硐室,溶解矿体,然后从硐室抽吸可供直接利用的高浓度卤水,至地面加工制盐。