Угольные брикеты: от древнего топлива к современному столпу барбекю

История возникновения

Уголь ценится за высокое тепло, длительное горение и минимальный дым — делая его идеальным для готовки на открытом воздухе. В 1997 году Ассоциация барбекю-индустрии сообщила, что американцы приобрели 883 748 тонн угольных брикетов, подчеркивая их популярность.

Уголь производится пиролизом углеродсодержащего материала, такого как древесина, в малоокислительной среде. Этот процесс удаляет влагу и летучие газы, оставляя легкий высокоэнергетический продукт, горящий более стабильно, чем целые поленья — обычно в 1/5–1/3 от исходного веса.

История

Уголь производят с доисторических времен. Археологические находки показывают, что 5300-летний тирольский путник нес обугленную древесину, завернутую в кленовые листья — вероятно, тлеющий уголь — вместо кременя.

Шесть тысяч лет назад уголь был основным топливом для плавки меди. После появления доменной печи в 1400-х гг. н.э. уголь стал незаменим для железоплавки по всей Европе. В 18 веке произошел переход к коксу по мере истощения лесов.

В США обширные восточные леса сделали уголь ключевым промышленным топливом для кузнечного дела, серебродобычи, работы железных дорог и отопления до конца 1800-х.

Переход угля к рекреационному использованию начался в 1920 году с изобретением брикета Генри Фордом. Форд переработал опилки и древесные отходы с своего автозавода, создав прибыльный побочный бизнес, поощряющий досуговую готовку. Уголь Форда и грили продавались через автосалоны, некоторые из которых выделяли половину площади под барбекю-товары.

Традиционное производство угля включало насыпание дров в коническую кучу, покрытие землей или золой и медленное тление. Процесс создавал большой объем дыма; цвет дыма — белый, желтый, затем синий — указывал стадии углерожения. Ретортный метод, введенный в начале 1900-х Орином Стаффордом, заменил периодические печи непрерывными печами с малым видимым дымом, которые можно оснащать постгорелками.

Сырьё

Угольные брикеты состоят примерно на 90% из двух основных ингредиентов и нескольких второстепенных добавок:

• Уголек — традиционный уголь из твердых пород: бук, береза, клен, икорица, дуб. Некоторые производители используют мягкие породы (сосна) или органические побочные продукты: фруктовые косточки и ореховые скорлупы.
• Уголь — различные сорта от суббитуминозного лигнита до антрацита, обеспечивающие высокотемпературное долгое горение.
• Второстепенные добавки — крахмальный связующий (кукуруза, мило, пшеница), ускоритель (нитрат) и отбеливатель золы (известь), сигнализирующий о готовности к готовке.

Производственный процесс

Углерождение древесины

• Периодический (печной) метод: Типичная бетонная печь вмещает ~50 корд древесины. Огонь зажигают с открытыми воздухозаборниками, затем регулируют температуру до 840–950 °F (450–510 °C). Через 7–10 дней заборники закупоривают, печь остывает 2 недели, и уголек измельчают.
• Ретортный (непрерывный) метод: Древесину дробят до ~0,1 дюйма (3 мм) в молотковой мельнице, сушат до ~25% влажности и загружают в стальную реторту высотой 40–50 футов и шириной 20–30 футов. Множественные очаги горят от 525 °F (275 °C) сверху до 1200 °F (650 °C) снизу. Вращающиеся раббл-смесители перемешивают материал, который выходит как уголек после обжара холодной водой. Типичная реторт производит ~5500 фунтов (2,5 т) уголька в час.

Углерождение угля

• Низкосортный уголь сушат, нагревают до ~1100 °F (590 °C) для удаления летучих веществ, затем охлаждают воздухом и хранят.

Брикетирование

• Уголек, уголь, связующее и другие ингредиенты смешивают в лопастном смесителе до ~35% влажности.
• Смесь прессуют двойными роликами с брикетными впадинами при ~105 °F (40 °C). Влага, связующее и давление фиксируют форму брикета.
• После выхода брикеты проходят через однопроходную сушилку при 275 °F (135 °C) 3–4 часа, снижая влажность до ~5%. Производительность 2200–20 000 фунтов (1–9 т) в час.

Упаковка

• Мгновенно-зажигаемые брикеты получают распыл углеводородного растворителя перед упаковкой.
• Продукты упаковывают в мешки 4–24 фунта. Удобные упаковки позволяют поджечь весь мешок без извлечения брикетов.

Побочные продукты и отходы

В конце 19-го и начале 20-го веков уксусная кислота и метанол были ценными побочными продуктами углерождения древесины, делая само производство угля менее экономически привлекательным. Современные методы синтеза этих химикатов снизили спрос на уголь до возрождения брикетами.

Периодические печи дают пылезагрязненный дым; постгорелки могут сократить выбросы до 85%, но стоимость ограничивает широкое использование. Реторты со стабильным выходом более пригодны для постгорёлок и могут утилизировать отгазы для нагрева, сушки или генерации энергии.

Многие американские производители брикетов теперь закупают только отходное дерево — опилки, стружку, кору — от паллетных, паркетных и лесопильных заводов, превращая утилизационные кучи в ценное топливо.

Будущее

Производственные методы остались в значительной степени неизменными, но инновации вроде «мгновенно-зажигаемых» брикетов — готовых к готовке примерно за 10 минут — продолжают повышать удобство для потребителей.