Houtskoolbriket

Achtergrond

Houtskool is een wenselijke brandstof omdat het een heet, langdurig, vrijwel rookloos vuur produceert. Gecombineerd met andere materialen en gevormd tot uniforme brokken die briketten worden genoemd, wordt het in de Verenigde Staten in de volksmond gebruikt voor buiten koken. Volgens de Barbecue Industry Association kochten Amerikanen in 1997 883.748 ton houtskoolbriketten.

Basische houtskool wordt geproduceerd door een koolstofrijk materiaal zoals hout te verbranden in een zuurstofarme atmosfeer. Dit proces verdrijft het vocht en de vluchtige gassen die in de originele brandstof aanwezig waren. Het resulterende verkoolde materiaal brandt niet alleen langer en gelijkmatiger dan heel hout, maar het is ook veel lichter (een vijfde tot een derde van het oorspronkelijke gewicht).

Geschiedenis

Houtskool wordt al sinds de prehistorie vervaardigd. Ongeveer 5.300 jaar geleden kwam een ​​ongelukkige reiziger om in de Tiroler Alpen. Onlangs, toen zijn lichaam werd teruggevonden op een gletsjer, ontdekten wetenschappers dat hij een kleine doos bij zich had met stukjes verkoold hout gewikkeld in esdoornbladeren. De man had geen vuuraanstekend gereedschap zoals vuursteen bij zich, dus het lijkt erop dat hij in plaats daarvan smeulende houtskool bij zich had.

Tot 6000 jaar geleden was houtskool de favoriete brandstof voor het smelten van koper. Na de uitvinding van de hoogoven rond 1400 A.D. , werd houtskool in heel Europa op grote schaal gebruikt voor het smelten van ijzer. Tegen de achttiende eeuw leidde de uitputting van het bos tot een voorkeur voor cokes (een op kolen gebaseerde vorm van houtskool) als alternatieve brandstof.

Overvloedige bossen in het oosten van de Verenigde Staten maakten houtskool tot een populaire brandstof, vooral voor smeden. Het werd ook gebruikt in het westen van de Verenigde Staten tot het einde van de 19e eeuw voor het winnen van zilver uit erts, voor het tanken van spoorwegen en voor residentiële en commerciële verwarming.

De overgang van houtskool van een verwarmings- en industriële brandstof naar een recreatief kookmateriaal vond plaats rond 1920 toen Henry Ford de houtskoolbriket uitvond. Ford slaagde er niet alleen in om winstgevend gebruik te maken van het zaagsel en sloophout dat in zijn autofabriek werd gegenereerd, maar zijn nevenactiviteit moedigde ook het recreatief gebruik van auto's voor picknick-uitjes aan. Barbecuegrills en Ford Charcoal werden verkocht bij de autodealers van het bedrijf, waarvan sommige de helft van hun ruimte aan kookbenodigdheden wijdden.

Historisch gezien werd houtskool geproduceerd door hout in een kegelvormige heuvel te stapelen en deze te bedekken met aarde, turf of as, waardoor luchtinlaatgaten rond de onderkant van de stapel en een schoorsteenpoort aan de bovenkant achterbleven. Het hout werd in brand gestoken en liet langzaam branden; daarna werden de luchtgaten afgedekt zodat de stapel langzaam zou afkoelen. In modernere tijden werd de houtskoolput voor eenmalig gebruik vervangen door een steen-, baksteen- of betonoven die 25-75 koorden hout zou bevatten (1 koord =4 ft x 4 ft x 8 ft). Een grote batch kan drie tot vier weken branden en zeven tot tien dagen nodig hebben om af te koelen.

Deze methode van houtskoolproductie genereert een aanzienlijke hoeveelheid rook. Veranderingen in de kleur van het rooksignaal gaan in feite over naar verschillende stadia van het proces. Aanvankelijk duidt de witachtige tint op de aanwezigheid van stoom, omdat waterdampen uit het hout worden verdreven. Als andere houten componenten zoals: Basiskool wordt geproduceerd door koolstofrijk materiaal zoals hout te verbranden in een zuurstofarme atmosfeer . Dit proces verdrijft het vocht en de vluchtige gassen die in de originele brandstof aanwezig waren. Het resulterende verkoolde materiaal brandt niet alleen langer en gelijkmatiger dan heel hout, maar het is ook veel lichter (een vijfde tot een derde van het oorspronkelijke gewicht). harsen en suikers verbranden, de rook wordt geelachtig. Ten slotte verandert de rook in een piekerig blauw, wat aangeeft dat het verkolen voltooid is; dit is het juiste moment om het vuur te doven en de inhoud van de oven te laten afkoelen.

Een alternatieve methode voor het produceren van houtskool werd in de vroege jaren 1900 ontwikkeld door Orin Stafford, die toen Henry Ford hielp bij het opzetten van zijn brikettenbedrijf. Dit wordt de retortmethode genoemd en houdt in dat hout door een reeks haarden of ovens wordt geleid. Het is een continu proces waarbij hout constant het ene uiteinde van een oven binnenkomt en verkoold materiaal het andere verlaat; het traditionele ovenproces daarentegen verbrandt hout in discrete batches. Er komt vrijwel geen zichtbare rook uit een retort, omdat het constante vermogen effectief kan worden behandeld met emissiebeheersingsapparatuur zoals naverbranders.

Grondstoffen

Houtskoolbriketten zijn gemaakt van twee primaire ingrediënten (die ongeveer 90% van het eindproduct uitmaken) en verschillende kleinere. Een van de belangrijkste ingrediënten, bekend als char, is in feite de traditionele houtskool, zoals hierboven beschreven. Het is verantwoordelijk voor het vermogen van de briket om gemakkelijk aan te steken en om de gewenste houtrooksmaak te produceren. De meest wenselijke grondstof voor dit onderdeel is hardhout zoals beuken, berken, harde esdoorn, hickory en eiken. Sommige fabrikanten gebruiken ook zachthout zoals grenen of andere organische materialen zoals fruitpitten en notendoppen.

Het andere primaire ingrediënt dat wordt gebruikt om een ​​langdurig vuur op hoge temperatuur te produceren, is steenkool. Er kunnen verschillende soorten kolen worden gebruikt, variërend van subbitumineuze bruinkool tot antraciet.

Minder belangrijke ingrediënten zijn een bindmiddel (meestal zetmeel gemaakt van maïs, milo of tarwe), een versneller (zoals nitraat) en een as-bleekmiddel (zoals limoen) om de barbecuer in de achtertuin te laten weten wanneer de briketten klaar zijn om overkoken.

Het fabricageproces

De eerste stap in het productieproces is het verkolen van het hout. Sommige fabrikanten gebruiken de oven (batch) methode, terwijl anderen de retort (continue) methode gebruiken.

Een schematisch diagram dat de productieprocessen illustreert die nodig zijn om houtskoolbriketten te maken.

Het hout verkolen

• 1 (Batchproces) Het duurt een dag of twee om een ​​betonoven van normale grootte te laden met ongeveer 50 koorden hout. Wanneer de brand wordt gestart, zijn de luchtinlaatpoorten en uitlaatopeningen volledig open om voldoende zuurstof aan te zuigen om een ​​heet vuur te produceren. Tijdens de brandperiode van een week worden poorten en ventilatieopeningen aangepast om een ​​temperatuur tussen ongeveer 450-510 ° C te handhaven. Aan het einde van de gewenste brandperiode worden de luchtinlaatpoorten gesloten; uitlaatopeningen worden een uur of twee later, nadat het roken is gestopt, afgesloten om drukopbouw in de oven te voorkomen. Na een afkoelperiode van twee weken wordt de oven geleegd en wordt het verkoolde hout (char) verpulverd.
• 2 (Continu proces) Hout wordt op maat gemaakt (in stukken van de juiste afmeting gebroken) in een hamermolen. Een deeltjesgrootte van ongeveer 0,1 inch (3 mm) is gebruikelijk, hoewel de exacte grootte afhangt van het type hout dat wordt gebruikt (bijvoorbeeld schors, droog zaagsel, nat hout). Het hout gaat vervolgens door een grote trommeldroger die het vochtgehalte met ongeveer de helft (tot ongeveer 25%) vermindert. Vervolgens wordt het in de bovenzijde van de meerhaardoven (retort) gevoerd.

  Uiterlijk ziet de retort eruit als een stalen silo, 40-50 ft (12,2-15,2 m) lang en 20-30 ft (6,1-9,14 m) in diameter. Binnenin bevat het een stapel haarden (drie tot zes, afhankelijk van de gewenste productiecapaciteit). De bovenste kamer is de haard met de laagste temperatuur, in de orde van 525 ° F (275 ° C), terwijl de onderste kamer op ongeveer 1200 ° F (650 ° C) brandt. Externe warmte, van olie- of gasgestookte branders, is alleen nodig in de begin- en eindfase van de oven; op de tussenliggende niveaus verbranden de zich ontwikkelende houtgassen en leveren ze voldoende warmte om de gewenste temperatuurniveaus te handhaven.

  Binnen elke kamer wordt het hout geroerd door gespuisde armen die zich uitstrekken vanuit een centrale schacht die verticaal door de hele retort loopt. Dit langzame roerproces (1-2 rpm) zorgt voor een gelijkmatige verbranding en verplaatst het materiaal door de retort. Op afwisselende niveaus duwen de armen van het gepeupel het brandende hout ofwel naar een gat rond de centrale schacht of naar openingen rond de buitenrand van de vloer, zodat het materiaal naar het volgende lagere niveau kan vallen. Als de smeulende kool de laatste kamer verlaat, wordt deze geblust met een koudwaterstraal. Het kan dan onmiddellijk worden gebruikt, of het kan in een silo worden bewaard totdat het nodig is.

  Een typische retort kan ongeveer 5500 lb (2,5 ton) kool per uur produceren.

Het verkolen van de steenkool

• 3 Lagere soorten steenkool kunnen ook worden verkoold voor gebruik in houtskool. Gemalen steenkool wordt eerst gedroogd en vervolgens verwarmd tot ongeveer 1.100 ° F (590 ° C) om de vluchtige componenten te verdrijven. Na luchtgekoeld te zijn, wordt het bewaard totdat het nodig is.

Briketteren

• 4 Houtskool en minder belangrijke ingrediënten zoals het zetmeelbindmiddel worden in de juiste verhoudingen in een peddelmenger gevoerd, waar ze grondig worden gemengd. Op dit punt heeft het materiaal een vochtgehalte van ongeveer 35%, waardoor het een consistentie heeft die enigszins lijkt op vochtige bovengrond.
• 5 Het gemengde materiaal wordt in een pers gedruppeld die bestaat uit twee tegenover elkaar liggende rollen met inkepingen ter grootte van een briket. Door het vochtgehalte, het bindmiddel, de temperatuur (ongeveer 105 ° F of 40 ° C) en de druk van de rollen, behouden de briketten hun vorm als ze uit de bodem van de pers vallen.
• 6 De briketten vallen op een transportband, die ze door een enkelvoudige droger voert die ze drie tot vier uur verwarmt tot ongeveer 135 ° F (135 ° C), waardoor hun vochtgehalte wordt verlaagd tot ongeveer 5%. Briketten kunnen worden geproduceerd met een snelheid van 2.200-20.000 lb (1-9 ton) per uur. De briketten worden ofwel direct in zakken gedaan of in silo's opgeslagen in afwachting van de volgende geplande verpakkingsrun.

Opzakken

• 7 Als "instant light" briketten worden geproduceerd, wordt een koolwaterstofoplosmiddel verneveld en op de briketten gespoten voordat ze in zakken worden verpakt.
• 8 Houtskoolbriketten zijn verpakt in verschillende zakformaten, variërend van 4-24 lb. Sommige kleine, gemaksverpakkingen zijn zo gemaakt dat de consument eenvoudig de hele zak kan aansteken zonder eerst de briketten te verwijderen.

Bijproducten/afval

Tijdens de late negentiende en vroege twintigste eeuw werd het terugwinnen van azijnzuur en methanol als bijproducten van het houtverkolingsproces zo belangrijk dat de houtskool zelf in wezen het bijproduct werd. Na de ontwikkeling van efficiëntere en goedkopere technieken voor het synthetiseren van azijnzuur en methanol, nam de houtskoolproductie aanzienlijk af totdat deze nieuw leven werd ingeblazen door de ontwikkeling van briketten voor recreatief koken.

Het batchproces voor het verkolen van hout produceert aanzienlijke hoeveelheden met deeltjes beladen rook. Door de uitlaatopeningen te voorzien van naverbranders kan de uitstoot met maar liefst 85% worden verminderd, maar vanwege de relatief hoge kosten van de behandeling wordt het niet vaak gebruikt.

Het meer constante werkingsniveau van retorten maakt het niet alleen gemakkelijker om hun emissies met naverbranders te beheersen, maar het maakt ook een productief gebruik van brandbare afgassen mogelijk. Deze gassen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om houtdrogers en briketdrogers van brandstof te voorzien, of om stoom en elektriciteit te produceren.

De productie van houtskoolbriketten is op een andere manier milieuvriendelijk:de grootste brikettenfabrikant in de Verenigde Staten gebruikt alleen afvalproducten voor zijn houtvoorziening. Houtsnippers, zaagsel en schors van palletfabrikanten, vloerfabrikanten en houtzagerijen worden van stapels afval omgezet in bruikbare briketten.

De Toekomst

De productiemethoden voor houtskool en briketten zijn de afgelopen decennia weinig veranderd. De belangrijkste innovatie van de afgelopen jaren is de ontwikkeling van "instant light"-briketten. Een nieuwe versie die in 1998 wordt geïntroduceerd, is in ongeveer 10 minuten klaar om op te koken.