Посмотрите мой ответ #10.
Многие программы на самом деле не перестраивают pdf, а тупо дописывают новый вариант в конец файла. Так проще.
А теперь попробуйте распечатать в файл pdf большой объединённый файл, который у вас получился в самом начале топика. После печати размер должен уменьшится. С тем файлом test после разделения, объединения и печати в файл размер становится даже меньше, чем исходный.