シーシャ・水タバコのフレーバーやボウルのレビューブログ byダビデ

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湿度が炭の燃焼に及ぼす影響について

time 2016/06/17

湿度が炭の燃焼に及ぼす影響について

前の記事で「室温や湿度などが、嗅覚やシーシャの香りに及ぼす影響について」書いた。
今回は、湿度が炭の燃焼やフレーバーの温度に及ぼす影響について書こうと思う。
色々と調べていたら炭の性質や燃焼温度など、話が少しそれてしまった。
面倒だったら太字の部分だけ呼んでもらっても主旨は伝わると思う。

木炭に関する論文はあったが、ココナッツ炭に関するものは無かった。仕方がないので、木炭を例にして以下の話を書く。
また、参考になる論文自体が非常に少なかったため、推測と類推で書いた部分がかなり大きい。あまり信用しないでほしい

【個人的な結論】
まず結論から書くと、湿度は木炭の燃焼に影響しない
木炭の質量の7~10%は水分で、それと比べると空気中の水分量は微々たるものであり誤差の範囲と思われる。

【木炭の種類について】
木炭には黒炭や白炭など、いくつか種類がある。
黒炭の性質は、着火すると一部から少しずつ赤くなる、白炭より残留樹脂などが多いため全体に着火するまでのニオイが強い、炎が立ちやすい、一気に燃焼するため火持ちが悪い、など
白炭の性質は、着火するとすぐに全体が赤くなる、黒炭より燃焼時のニオイが少ない、木炭より着火しにくい、炎が立ちにくい、燃焼時間が長く火持ちが良い、など。
オガクズを圧縮加熱形成したオガ炭の性質は、高品質なものは白炭と近いが、中国産などの低品質なものでは黒炭に近い性質を示す。値段と品質は比例する傾向にあるとのこと。
以上から、シーシャで使われるココナッツ炭は、高品質な黒炭か低品質なオガ炭に近い性質のものと思われる
(追記、2017/6/11)
ツイッターでフォロワーさんから、Coco Bricoの温度について教えていただいた。
炭の表面温度で430℃くらい、ボウルの中で120-130℃くらいとのこと。思ってたより随分と低い温度だった。
ケンキチさん、ありがとうございます!

【木炭の燃焼温度について】
白炭(ウバメガシ)は、760℃程度で安定する。送風したりして条件を整えると、870℃程度まで温度が上昇する。
黒炭(ナラ)は、870℃程度で安定する。白炭と違うのは、全体が着火すると一度だけ1000℃前後まで温度が上昇し、そのあとで870℃程度で安定すること。
オガ炭(国産)は、830℃程度で安定する。条件を整えても870℃程度にしかならない点、火持ちの点などで、やはり白炭と近い性質を示す。
ちなみに、黒炭はナラの他にクヌギやカシも原料にされるが、いずれも燃焼温度に大きな差は無い。

【燃焼の定義】
燃焼の定義は、発熱と発光を伴う激しい酸化反応である。また、炎を伴う有炎燃焼と、炎を伴わない無炎燃焼がある。
炭をコンロにかけていると、炎が上がったり上がらなかったりする。着火中の炭は、有炎燃焼もしくは無炎燃焼である。ボウルの上に乗せたり、Kaloud Lotusの中に入れたりしてからは、無炎燃焼である。

【木炭の燃焼と水分について】
木炭に着火すると、まず燃焼が起こる部分の脱水が起こり、その次に炭素などが含まれた実質の燃焼が始まる。そして、炭は表面から燃焼して小さくなっていくため、この反応は外から内に向けて連続的に起こり続ける。
また、炭素の質量の7~10%が水分であり、それと比べると空気中の湿度は無視できる程度の質量である。一応、炭には湿度を吸着する作用があるが、これも炭1gあたり水μmolと極めて小さい単位であり、無視できると思われる。
加えて、燃焼の連鎖(全体が真っ赤になり外部から加熱せずとも燃え続ける状態)が起こるのは一定の温度になったときである。
以上のことから、湿度が炭の燃焼に及ぼす影響は無いと考えられる

【フレーバーは燃焼しない】
ちなみに、フレーバーは燃焼していない
発熱も発光も見られない点、炭をどけると反応が落ちつき燃焼の連鎖反応が無い点、以上がその理由である。
また、経験的な話になるが、Kalodu Lotusの隙間から炭が落ちると、どんな小さな炭の破片でも大きく香りが崩れる。これがフレーバーが燃焼したときの香りだと思われ、いかに少量であっても間違いなく気づくようなものである。
確かに吸い終わったフレーバーは黒くなっているが、これは燃焼によるものではなく、メイラード反応だと思われる
メイラード反応とは、グルコースなどの還元糖やアミノ酸が加熱により褐色物質(メラノイジン)に変性する反応である。
以上から、フレーバーは燃焼しておらず、グリセリンとそれが吸着していた水が蒸発しているだけと思われる。

【余談】
苦労した割に、湿度は炭の燃焼に関係無さそうという、あまり面白くない結論に至ってしまった。
前の「室温や湿度などが、嗅覚やシーシャの香りに及ぼす影響について」に比べると、参考になる論文がかなり少なく、推測や類推で書いた部分が非常に大きい。どうか話半分以上で読んでほしい。
とはいえ、経験的には分かっていたことだが、炭が全体に真っ赤になるまで熱した方が良い理由や、炭の種類や性質などを改めて知ることができたのは良かった。
ちなみに、過去にしたCoco Landのレビューの下書きの日付を見たら、幸い11月で湿度が低そうな時期であった。それを見ながら、着火時間・火持ち・使用感などを再評価してみたが、体感的には明らかな違いは無かった。これは完全に自分の主観なので、アテにならないが。
もっとも、湿度以外の要素が影響して季節によって炭の燃焼に違いが出る可能性は十分にある。このあたりは実際に測定してみないと分からない。そのうち友人の家でやってみようと思う。

なお、以前に炭のレビューを10種類ちょっとしており、そのまとめ記事もあるので、興味があれば読んでみてほしい。
着火剤のニオイがヒドい一部の炭を除くと、ココナッツ炭はどれも大きな違いは無い。単純にコストで選べば良いと思っている。
参考:炭のレビューまとめ
参考:国内で炭(Coco Land)を最安値で買う方法

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