วิธีแก้ปัญหาเผาถ่านเตาดิน – หลายปัญหาเกี่ยวกับการเผาถ่าน นี่ก็เป็นอีกตัวอย่างที่เกิดขึ้นในระหว่างกลางคืน

++++++++++

ความรู้เพิ่มเติม เกี่ยวกับ ถ่าน

ถ่าน คือ ไม้ที่นำผ่านกระบวนการให้ความร้อนโดยอาศัยความร้อนจากเปลวไพ ในสภาวะที่ปราศจากก๊าซ ออกซิเจนที่เป็นตัวทำให้เกิดการเผาไหม้ การลุกติดไฟ ไม้ที่ได้รับความร้อนจนความชื้น สาระสำคัญต่าง ๆ เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส สารเฉพาะตัวต่าง ๆ เกิดการละเหยและสลายตัวออกไปจากเนื้อไม้ ซึ่งจะเหลือแต่ส่วนที่เป็นคาร์บอน ไม้จึงเปลี่ยนเป็นสีดำ ซึ่งเก็บไว้ใช้ได้นานไม่มีปัญหาจากปลวกและมอดมากินไม้ เนื่องจากอาหารของปลวกถูกสลายไป สามารถใช้งานเป็นเชื้อเพลิงในด้านต่างๆ รวมทั้งมีคุณสมบัติพิเศษในการใช้งานอื่นๆ ได้อย่างหลากหลายเมื่อมีการเผาด้วยอุณหภูมิสูง ถ่านที่ดีลักษณ์ภายนอกจะมี ความแข็งแกร่งและหนัก หักแล้วมีความมันวาว เคาะกันแล้วมีเสียงดังกังวาน เมื่อใช้งานจะไม่มีควัน โดยปกติในเนื้อไม้ที่มาใช้เผาถ่าน 1 ตันจะมีน้ำดิน (TAR)ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งเป็นส่วนประกอบอยู่ 2 ส่วน คือ น้ำมันดินที่ละลายน้ำ (SOLUBLETARS)190 กรัมและน้ำมันดินที่ไม่ละลายน้ำ 50 กรัม ซึ่งหากเป็นถ่านที่ไม่ได้เผาด้วยอุณหภูมิสูงจะมีน้ำมันดินปนอยู่ เมื่อนำถ่านนั้นไปทำการปิ้งย่างน้ำมันดินก็ จะระเหยออกจากถ่านเมื่อโดนความร้อน และจะเกาะติดกับไขมัน ของเนื้อสัตว์ เมื่อเราบริโภคเข้าไปก่อจะได้รับสารก่อมะเร็งเข้าไปด้วย น้ำมันดิน (TAR)จะเริ่มระเหยออกจากไม้ที่อุณหภูมิ 425 องศาเซลเซียสขึ้นไป โดยปกติก็จะทำการเผาให้อยู่ในช่วง อุณหภูมิด้านล่างเตาที่ 450 องศาเซลเซียส และด้านบนเตา 700 องศาเซลเซียสก็จะแน่ใจได้ว่า น้ำมันดิน(TAR)จะถูกขจัด ออกจากถ่านที่ทำการเผาจนหมด

หลักการการเผาถ่าน
การเผาถ่าน คือ กระบวนการเปลี่ยนให้ไม้กลายเป็นถ่าน ซึ่งจำแนกขั้นตอนการเผาออกเป็น 4 ขั้นตอนคือ

1.การไล่ความชื้น (DEHYDRATION)อุณหภูมิ 20-270 องศาเซลเซียส โดยจะแบ่งออก 2 ช่วง คือ
1.1 ช่วงที่ 1 อุณหภูมิ20-180 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่มีการให้ความร้อนเพื่อไล่ความชื้น ซึ่งก็คือน้ำที่อยู่ภายในเนื้อไม้ออกมาด้วย ลักษณะควันจะเป็นสีขาวปนสีน้ำเงินอ่อน

1.2 ช่วงที่ 2 อุณหภูมิ180-270 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่มีการสลายตัวของเฮมิเซลลูโลส(HEMICELLULOSE) จะสลายตัวจนหมดที่อุณหภูมิ 260 องศาเซลเซียส การจะทำให้ความร้อนใกล้เคียงกันทั่วทุกจุดของเตา ต้องพยายามรักษาอุณหภูมิให้อยู่ที่ 260 องศาเซลเซียสให้ได้นาน ควันช่วงนี้จะมีสีเหลืองจาง ๆ

2.การเปลี่ยนจากไม้เป็นถ่าน(CARBONIZATION)อุณหภูมิ 270-400 องศาเซลเซียส โดยจะแบ่งออกเป็น 2 ช่วงคือ
2.1 ช่วงที่ 1 อุณหภูมิ 270-300 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่ไม่ต้องเติมฟืนหน้าเตาแล้ว เตาจะมีความร้อนสะสมพอที่จะคลายความร้อนได้ เป็นการสลายตัวด้วยความร้อนที่สะสมไว้ในตัวเองที่อุณหภูมิ 275 องศาเซลเซียส และเซลลูโลสมีการสลายตัว ควันจะมีสีขาวอมเหลืองกลิ่นฉุน เรียกว่าควันบ้า จากนั้นควันจะเริ่มเปลี่ยนเป็นสีเทา ช่วงนี้จะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิให้คงที่เป็นเวลานาน

2.2 ช่วงที่ 2 อุณหภูมิ 300-400องศาเซลเซียส ในช่วงนี้สิ้นสุดที่ 400 องศาเซลเซียส เซลลูโลสจะมการสลายตัวต่อเนื่อง และที่ 310 องศาเซลเซียส ลิกนิน จะเริ่มสลายตัว

3.การทำถ่านให้บริสุทธิ์(REFINEMENT หรือ Refiningtechnique) ถ่านจะสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้เมื่อเผาเสร็จที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียสแล้ว แต่ยังมีน้ำมันดิน (Tar)ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งอยู่ รวมทั้งค่าคาร์บอนเสถียรยังต่ำอยู่ อุณหภูมิพื้นเตาประมาณ 500 องศาเซลเซียส ควันจะมีสีเริ่มใสจะต้องทำการปิดช่องอากาศเข้า ความร้อนจะมีการถ่านเทลงมรที่พื้นอุณหภูมิก็จะใกล้เคียงกันที่ 500 องศาเซลเซียส

4.การทำให้เย็น(cooling) ก่อนจะนำถ่านไม้มาใช้งานต้องปิดปล่องเตา ทุกปล่อง ปล่อย ให้ถ่านเย็นจนอุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียสสามารถลุกติดไฟได้เองเมื่อเจออากาศภายนอก

หมายเหตุ หากไม่สามารถผลิตถ่านคุณภาพสูงที่อุณหภูมิสูงได้ ถ่านที่มีสารก่อมะเร็งจากน้ำมันดินอยู่ก็สามารถนำมาไล่สารก่อมะเร็งด้วยวิธีพื้นบ้านได้ โดยทำการก่อไฟให้ถ่านติดไฟ แล้วทิ้งระยะให้ถ่านติดำไฟจนเป็นสีแดงทั้งแท่งก่อนจึงนำอาหารขึ้นปิ้งย่างบนเตาได้น้ำมันดินจะระเหยไปไม่เกาะติดอาหารที่เรานำไปปิ้ง

เตาเผาถ่านสำหรับผลิตถ่านคุณภาพสูง
ในการผลิตถ่านให้ได้คุณภาพสูง มีคุณสมบัติที่สมบูรณ์ และปลอดจากสารก่อมะเร็ง จะต้องเป็นเตาเผาถ่านที่สามารถ เพิ่มอุณหภูมิได้สูงเกิน 1,000 องศาเซลเซียส โดยที่ตัวเตาต้องออกแบบมาให้สามารถทนต่อความร้อนสูงที่เกิดขึ้นได้รวมทั้งมีระบบการหมุนเวียนความร้อนภายในมี่ดี ซึ่งดั้งเดิมจะเป็นเตาที่เรียกว่า เตาอิวาเตะ (IWATAE) ที่มีต้นกำเนิดมาจากประเทศญี่ปุ่น โดยสามารถผลิตถ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพจะมีอยู่ด้วยกันหลายขนาด ปริมาณการผลิตก็แปรผันไปตามขนาดของเตา เตาที่ใช้เผาถ่านมาจนถึง

ปัจจุบันจะมี 2 รูปแบบคือ
เตาหลุม,เตาผี,เตาหลุมผีหรือเตาอบ(Ground Pit Or Heap Kiln)
จะลักษณะเป็นหลุมที่ใช้บรรจุไม้สำหรับเผา โดยมีการเผาแบบใช้วัสดุ เช่นดิน ทรายฯลฯเป็นตัวกลบ รูปแบบนี้จะมีการลงทุนต่ำ แต่ผลผลิตก็ต่ำด้วยเช่นกัน

เตาดินหรือเตาอิฐ (MUD OR BRILN)
จะเป็นเตาที่สร้างกระบวนการเผาได้อย่างเป็นระบบมากกว่า แบบเตาหลุมผี ซึ่งมีทั้งรูปแบบของตะวันออกกลาง และยุโรปแต่ที่มีความนิยมและผลิต ถ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพจะเป็นเตา แบบจีน เป็นเตาที่มีหลังคาโค้งรูปทรงของเตามีลักษณะคล้ายไข่ สามารถกระจายความร้อนได้อย่างทั่วถึงทั้งเตา เตาอิวาเตะ (IWATE KILN) เป็นเตารูปแบบนี้ที่คุณลักษณะที่ดีต่อการผลิตถ่านให้ได้ประสิทธิภาพ

ลักษณะของเตาผลิตถ่านคุณภาพสูง
ลักษณะของเตาถ่านที่ดีและ เหมาะสมจะเอื้อให้เกิดกระบวนการต่างๆ ในเตาเผาเกิดขึ้นได้ดีเหมาะสม ซึ่งลักษณะเตาที่ดีจะต้องมีกระบวนการในการเผาที่เรียกว่า SLOW CARBONIZATION โดยจะต้องมรองค์ประกอบคือ 1.ตัวเตาต้องเตี้ย ความสูงมีมาตรฐานอยู่ที่ 1เมตร แม้จะกว้างเท่าไรก็ตาม 2. หลังคาโดมสูง 15% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง

การเลือกและเตรียมไม้ในการเผาถ่าน
โดยปกติไม้ที่มีการส่งเสริมให้เผาเป็นถ่านเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการซื้อพลังงานเชื้อเพลิงจะเป็นไม้ที่มีการตัดแต่งกิ่ง เศษไม้กิ่งไม้ต่าง ๆ ซึ่งบางครั้งไม่สามารถเลือกได้ อีกลักษณะหนึ่งคือการ เผาถ่านเชิงพาณิชย์จะเป็นการเผาถ่านจากไม้ที่มีการปลูกเองเพื่อใช้ในการเผาถ่าน โดยเฉพาะ ซึ่งปัจจุบันที่มีทั้ง ไม้ยูคาลิปตัส ซึ่งเป็นไม้เศรษฐกิจที่โตเร็ว ไม้ไผ่ ไม้มะขาม ไม้สะเดา ไม้โกงกาง ไม้จะแบ่ง ออก 2 ลักษณะคือ

1.ไม้ใยสั้น เป็นไม้ที่มีเส้นใยไม่ต่อกันยาว เมื่อเผาเป็นถ่านจะจุดติดไฟยากกว่าไม้ใยยาวแต่จะสามารถเผาไหได้ยาวนานกว่า จะนิยมใช้ในการปิ้งย่างทั่วไปที่ต้องการใช้ไฟในการปิ้งย่างนาน

2.ไม้ใยยาว เป็นไม้ที่มีเส้นใยต่อกันยาว เมื่อเผาเป็นถ่านก็จะสามารถจุดติดไฟได้อย่างรวดเร็ว แตะระยะเวลาการเผาไหม้จะเร็วกว่าถ่านที่มาจากไม้ที่เส้นใยสั้นไม่ต่อกัน นิยมใช้ในงานที่ต้องใช้ไฟแรง เช่นการตีมีด ตีดาบ

การจะนำไม้ต่าง ๆ เหล่านี้มาทำการเผาถ่านได้ต้องมีการมาตากแดดเพื่อไล่ความชื้นที่อยู่ในเนื้อไม้ออก เพื่อเป็นการประหยัดไม้ฟืนที่ใช้จุดเตาเพราะระยะเวลาในการเผาถ่านจะนานขึ้นเมื่อไม้สดอยู่ โดยปกติจะนำไม้พึ่งแดดอยู่ประมาณ 3 อาทิตย์ความชื้นของไม้จะอยู่ประมาณ 30% หรือเรียกว่าไม้หมาด จากนั้นจึงทำการตัดตามขนาดที่เหมาะสมกับขนาดของเตา

การผลิตถ่านคุณภาพสูง
การผลิตถ่านในปัจจุบันสามารถ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ซึ่งมีกระบวนการเผาถ่านที่คล้ายคลึงกันแต่จะมีข้อแตกต่างในการผลิตอยู่เล็กน้อย ซึ่งทำให้คุณสมบัติในการใช้งานถ่านทั้ง 2 ประเภท และมาครฐานในการตรวจสอบมีความแตกต่างกันไป ซึ่งจำแนกประเภทและวิธีการผลิตได้ดังนี้

1. ถ่านดำ (BLACK CHARCOAL) หรือ ถ่านอ่อน
การเผาถ่านดำ จะมีขั้นตอนในการเผาถ่านทั่วไป โดยจะเผาอยู่ที่อุณหภูมิสูงสุดที่ 950 องศาเซลเซียส ในช่วงหลังจากที่มีการทำถ่านให้บริสุทธิ์จะดับถ่านภายในเตา โดยทำการปิดเตาไว้ อุณหภูมิของถ่านก็จะเย็นตัวลง เมื่ออุณหภูมิลดลงไปอยู่ที่ 50 องศาเซลเซียสแล้วก็สามารถเปิดช่องเตา ด้านบน และด้านหน้าเพื่อนำถ่านออกจากเตาได้ ระยะเวลาในการเผาถ่านดำจะนานกว่าถ่านขาว เพราะต้องมีการรอให้ถ่านเย็นตัวลงภายในเตาก่อนนำออกมา แต่คุณสมบัติของถ่านดำจะด้อยกว่าถ่านขาวค่าคาร์บอนเสถียร (FIXED CARBON) จะไม่กันทั้งแท่ง ความร้อนที่ส่วนหน้าและส่วนบนเตามันจะสูงกว่าจุดอื่น ค่าคาร์บอนเสถียรจึงมากกว่า ถึงแม้จะมีการควบคุมที่ดีแต่ก็ไม่สามารถทำให้เท่ากันได้ทั้งแท่งซึ่งถ่านดำที่ดีต้องมีค่าคาร์บอนเสถียรไม่ต่ำกว่า 80 % ถ่านดำจะให้ผลผลผลิตถ่านเท่ากับ 28 %

ประโยชน์ของถ่านดำ
ถ่านดำที่เผาด้วยอุณหภูมิไม่สูงมากใช้เวลาการเผาสั้นจะเหมาะเป็นเชื้อเพลิงในการปิ้งย่าง หรือให้ความอบอุ่น หากเป็นไม้ใยสั้นจะสามารถให้ไฟที่มีค่าความร้อนไม่สูงแต่ติดไฟได้นาน ส่วนถ่านที่ผลิตจากไม้ใยยาว เช่นไม้ไผ่ จะเหมาะกับกิจกรรมที่ต้องการไฟแรงในระยะเวลาอันสั้น เช่น การตีเหล็ก

ถ่านดำที่เผาด้วยการให้ความร้อนอย่างช้าๆ จนอุณหภูมิสูงในเวลาที่ยาวนานจะทำให้ถ่านดำมีค่าคาร์บอนเสถียรสูงสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างหลากหลายในครัวเรือนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิง ใช้ดูดกลิ่นและความชื้น บำบัดน้ำเสียในครัวเรือน ในทางการเกษตรใช้ปรับปรุงดินใช้ในการทำปุ๋ยหมัก

2.ถ่านขาว (WHITE CHAR COAL) หรือถ่านแข็ง

การเผาถ่านขาวจะไม่มีความแตกต่างจากถ่านดำ แต่วิธีการดับถ่านขาวให้อุณหภูมิลดลงจะใช้การนำถ่านออกมาดับภายนอก โดยใช้ขี้เถ้าชื้นเป็นตัวหยุดอุณหภูมิความร้อนของถ่านอย่างกะทันหัน ตัวถ่านจึงมีขี้เถ้าติดอยู่ทำ ให้มีสีขาวขึ้น วิธีนี้กระบวนการผลิตถ่านขาวจึงมีความรวดเร็วกว่าถ่านดำ รวมทั้งมีการหดตัวทำให้น้ำหนักความแน่นดีกว่าและการปล่อยรังสีจะมีคลื่นความถี่สูงกว่าถ่านดำ การจุดไฟติดจะช้ากว่าถ่านดำ แต่เมื่อติดไฟแล้วจะให้ร้อนได้ยาวนานกว่าค่าคาร์บอนเสถียร (FIXED CARBON) ของไม้จะเท่ากันหมดทั้งแท่งเพราะตอนนำออกมาจะมีโอกาสโดนอากาศ ทั้งหมดถ่านขาวที่ดีค่าคาร์บอนเสถียรไม่ต่ำกว่า 90% ในการเผาเมื่ออุณหภูมิในเตาอยู่ที่ 950 องศาเซลเซียส จะทำการเปิดเตา โดยปกติการเปลี่ยนสีของถ่านจะเปลี่ยนตั้งแต่สีแดง เป็นเหลือง เขียว และน้ำเงินตามลำดับ ช่วง 950 องศาเซลเซียสเมื่อเปิดเตาถ่านจะมีสีเหลือง คล้ายจีวรใหม่ ซึ่งอุณหภูมิสูงกว่าสีแดง เมื่อถ่านได้รับออกซิเจนจากอากาศ ภายนอกอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นถึง 1,100 องศาเซลเซียส เมื่อทำการดึงถ่านออกมาดับความร้อนด้วยขี้เถ้าอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว แต่เตาที่ทำถ่านขาวจำเป็นจะต้องเป็นเตาเล็กเพราะถ้าใช้เตาขนาดใหญ่เผาจะทำให้การลากไม้ออกมาใช้เวลา นานกว่า โอกาสที่จะทำให้ไม้ที่อยู่ข้างใน กลายเป็นขี้เถ้าจึงมี การผลิตถ่านขาวจะได้ผลผลิตถ่านเพียง 10% ต้นทุนจึงแพงกว่าถ่านดำและถ่านปิ้งย่างทั่วไป

ประโยชน์ของถ่านขาว
ถ่านขาวสามารถนำมาสร้างประโยชน์ให้กับการประกอบอาหารทั้งในเรื่องการเป็นเชื้อเพลิงและการสร้างคุณค่าทางอาหารแก่อาหารที่ทำ ถ่านขาวใช้เพิ่มรสชาติและธาตุอาหาร ในการหุงข้าว ข้าวที่หุงจะสวยไม่มีกลิ่นหืน ถ่านขาวเมื่อใส่ลงไปในกาต้มน้ำจะทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแร่ที่มีธาตุอาหารรวมทั้งดูดกลิ่นและสารอินทรีต่าง ๆ ในน้ำ ในการปิ้งย่างจะทำให้รสชาติของเนื้อสัตว์ไว้ได้เนื่องจากคลื่นความร้อนที่มีความถี่สูงจะช่วยให้ผิวเนื้อปิดตัวเร็ว รสชาติภายในไม่สูญเสียไป

หมายเหตุ การควบคุมอุณหภูมิในการเผาถ่านสำหรับถ่านไม้สะเดา ไม้อื่นๆที่มีใยสั้น จะต้องควบคุมอุณหภูมิให้เพิ่มขึ้น ไม่เกิน 5 องศาเซลเซียสต่อชั่วโมง แต่ถ้าเป็นไม้ใยยาวไม้ไผ่ต้องควบคุมให้อุณหภูมิเพิ่มได้ไม่เกิน 1 องศาเซลเซียส ต่อชั่วโมง