圖/吳嘉鴻
文/山羊
6月2日,本版的〈台灣人與相思樹日常〉內文圖說提到:「人類將木料放進木炭窯,需經過一個多月才完成製炭,過程十分辛苦。」
看完這篇文章,小明想起兒童節連假露營時,大家用木炭燒烤,木炭燒完後才變成灰;可是用木頭生起的營火,卻在熊熊燃燒後直接化為灰燼。
他就問老師:「木頭燒完會變成灰,為什麼木頭又可以先燒成黑黑的木炭,供我們燒烤,再燒了很久後才變成灰?」
老師笑著回答:「關鍵就在木頭是怎麼燒的。」
完全燃燒 變成灰燼
首先需要了解的是,木頭是由許多物質組成的,主要包括:
纖維素:像木頭的「肌肉」,提供基本結構。
半纖維素:像黏合劑,幫助連結木材細胞。
木質素:像骨架一樣,使木頭堅硬強韌。
此外,木頭還含有水分及少量礦物質。
露營燃燒木材時,營火會持續從周圍吸入大量氧氣。在高溫下,木頭中的碳(C)與氧結合成二氧化碳(CO2);氫(H)則與氧結合成水蒸氣(H2O)。
隨燃燒持續進行,木頭中的大部分可燃成分逐漸轉變成氣體散逸到空氣中,最後只剩無法燃燒的礦物質,如鈣、鉀、鎂與鐵等,形成白灰色灰燼。
簡單來說,當氧氣充足的時候,木頭中的可燃物質幾乎都被燒光,只剩下礦物質殘留,這就是所謂的「完全燃燒」。
極度缺氧 悶燒成炭
木炭雖也是燒出來的,但製作過程中不能讓木頭完全燃燒,而是讓它在氧氣極缺的環境中慢慢受熱。這種過程稱為「炭化」或「乾餾」。
製炭時,木料被放入炭窯或炭化爐中,只保留極少量空氣並緩慢加熱。由於氧氣不足,木頭不會完全燃燒,而是逐漸分解成如一氧化碳、甲烷等氣體,木焦油、木醋液等液體,以及木炭這種固體。
也就是說,整個過程中,纖維素、半纖維素與木質素會逐漸分解,許多揮發性成分以氣體或液體形式逸出,而大量碳元素則被保留下來,形成富含碳的多孔黑色木炭。
因此,製炭其實就是利用高溫及缺氧環境,把木材中的水分及大部分揮發性成分移除,留下富含碳的骨架結構。
火力穩定 用途廣泛
木炭最大的優點是比木頭容易點燃,而且含水量低、揮發物少,因此燃燒時煙較少、溫度較高,而且火力穩定持久。
此外,木炭燃燒均勻、耐燒,能提供穩定熱源,讓食物受熱更平均。這也是許多人喜歡用木炭燒烤的原因。
自古以來,木炭一直是重要燃料,不僅廣泛應用於青銅器鑄造,也曾是鐵器冶煉不可或缺的高溫燃料與還原劑。
除了燃料用途之外,木炭還有許多實用功能:
吸附異味:木炭具有大量微小孔洞,能吸附空氣中的臭味與部分水氣,因此常被放在鞋櫃、衣櫃或儲藏空間中。
淨化水質:許多濾水器與水族箱濾材中的活性碳,就是經特殊處理後孔隙更多的炭材料,可吸附部分雜質、淨化水質。
製作炭筆:畫家使用的炭筆,常由細木條炭化製成,能畫出柔和且富層次感的黑色線條。
這些用途都與木炭孔隙豐富、表面積大、吸附能力強的特性有關。還有,因木炭內部充滿許多微小孔洞,所以比木頭輕,也比較脆,兩塊木炭互相碰撞時,常會發出清脆的聲音。
最後,老師特別提醒大家:木炭的碳含量通常達70%至90%以上。燃燒木炭時若空氣流通不足,部分碳無法完全氧化成二氧化碳,因而可能形成無色、無味、無刺激性的一氧化碳。若在密閉空間中逐漸累積,便可能導致一氧化碳中毒,危及生命。
因此,無論燒烤、露營或使用炭火取暖,都一定要保持良好通風,畢竟安全永遠是第一要務。