31.05.2023 by Dr. Carolin Fischer
Barbekü Zamanı! En İyi Charcoal İçin Seçin!
arcYaz mevsimi barbekü zamanıdır. Peki hangi kömürünarcen iyisi olduğunu hiç merak ettiniz mi? Kömürün kalitesi, organik bileşikler içeren miktarı, kül içeriği ve yanma sırasında açığa çıkan enerji ile karakterize edilebilir. Tüm bu özellikler eşzamanlı termal analiz cihazı NETZSCH STA kullanılarak belirlenebilir. Bir TGA-DSC ölçümü yardımıyla, ürünler arasındaki fiyat farkının kalite ile gerekçelendirilip gerekçelendirilmediğini kontrol etmek kolaydır.
selectKarşılaştırma için üç farklı türde ticari charcoal kullanılmıştır: kayın ağacı charcoal, marka charcoal ve bir indirim mağazasından alınan ucuz bir charcoal.
arcTG-DSC ölçümleri, S tipi TG-DSC numune taşıyıcı ile donatılmış NETZSCH STA eşzamanlı termal analiz cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Farklı odun kömürü numuneleri dökme numune olarak inert atmosferde 550 °C'ye ve oksitleyici atmosferde 550 °C'den 950 °C'ye kadar ısıtılmıştır. Ayrıntılı ölçüm koşulları için bkz. tablo 1.
Kayın ağacıarcoal örneği için sonuçlar şekil 1'de çizilmiştir. Üç kütle kaybı adımına enerjik etkiler eşlik etmiştir. 81°C'deki ilk kütle kaybı adımı muhtemelen su salınımından kaynaklanırken, 411°C'deki ikinci kütle kaybı kalıntı organik bileşiklerin pirolizinin bir göstergesidir. Bu olaylar 67°C ve 394°C pik sıcaklıklarda ve 30 J/g ve 5 J/g entalpilerde iki EndotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon, dönüşüm için ısı gerekiyorsa endotermiktir.endotermik etkiye neden olmuştur. Kalan karbonun sentetik hava atmosferi altında yanması %92'lik bir kütle kaybına ve -23.315 J/g'lık bir entalpi ile EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir.ekzotermik bir etkiye neden olmuştur. Bu tam yanma entalpisi değildir, çünkü STA üretilen enerjinin bir kısmını tahliye gazları ve salınan gazlarla yayan açık bir sistemdir. Bu değer sadece göreceli karşılaştırma için kullanılabilir. Kül içeriğiyle ilgili artık kütle %3'tür.
arcŞekil 2'de farklı kömür numuneleri için TGA sonuçlarının karşılaştırılması gösterilmektedir. Verilen sıcaklık programı, inert bir atmosfer altında her numune için iki kütle kaybı adımına yol açmıştır. Su içeriği açısından, markalı charcoal en yüksek değeri gösterirken, onu indirimli charcoal ve kayın ağacı charcoal takip etmiştir. Farklı su içeriği büyük olasılıkla farklı depolama koşullarından kaynaklanmaktadır, ancak aynı zamanda yüzeylerin su emilimine izin veren özelliklerindeki farklılıklardan da kaynaklanıyor olabilir.
arcBuna karşılık, organik bileşiklerin oranı, odun kömürü ve briketler için üretim sürecinin tamamlanma düzeyi hakkında bilgi verir:arcOrganik içerik ne kadar düşükse, üretim sürecinde ilk ahşabın pirolizi o kadar iyi olur ve daha yüksek kalitede charcoal elde edilir. Üç örnek karşılaştırıldığında, yine kayın odunundan elde edilen charcoal en düşük değeri göstermiş, bunu markalı charcoal ve indirimli charcoal izlemiştir. İndirimli charcoal için bu işlem 550°C'de henüz tamamlanmamıştır, bu da numunenin bu sıcaklıkta hala organik bileşikler içerdiği anlamına gelmektedir.
Oksitleyici bir atmosfere geçtikten sonra, kalan karbon oksijenle yakılmış ve karbondioksit ve karbon monoksit açığa çıkmıştır. Burada da üç numune arasında farklılıklar gözlenmiştir. Kayın ağacından üretilen charcoal için %90'ın üzerinde bir karbon içeriği tespit edilirken, hem markalı charcoal hem de indirimli charcoal yaklaşık %75 karbon değerleri göstermiştir. Yüksek karbon içeriğiarckömürünün yüksek saflıkta olduğunu gösterir.
Sonuç olarak, üç numune aynı zamandaarckömürünün kül içeriğini karakterize eden kalıntı kütleleri bakımından da farklılık göstermektedir. Şaşırtıcı bir şekilde, markalı charcoal %10'dan fazla kül verirken, diğer ikisi %3 ile %5 arasında değerler göstermiştir. Kül içeriği aynı zamanda bir kalite kriteri olarak da görülebilir. Kül içeriği ne kadar düşük olursa, dolgu maddeleri veya mineraller gibi reaktif olmayan yan ürünlerin başlangıçtaki oranı o kadar az olur.
Şekil 3'te gösterilen DSC sinyallerinin karşılaştırılması, oksidatif yanma sırasında en fazla ısıyı kayın ağacınınarcoal saldığını göstermiştir. Numuneler açık, AdyabatikAdyabatik, çevre ile herhangi bir ısı alışverişi olmayan bir sistemi veya ölçüm modunu tanımlar. Bu mod, hızlandırma oranı kalorimetrisi yöntemine göre bir kalorimetre cihazı kullanılarak gerçekleştirilebilir (ARC). Böyle bir cihazın temel amacı, senaryoları ve termal kaçak reaksiyonları incelemektir. Adyabatik modun kısa bir tanımı "ısı girişi yok - ısı çıkışı yok" şeklindedir.adyabatik olmayan bir sistemde ölçüldüğünden, bu değerler yanma ısısı olarak kabul edilemez. Sıcak reaksiyon gazları numuneyi terk ettiğinden ve açığa çıkan ısıyı da beraberinde götürdüğünden, ölçülen entalpi yanma ısısından önemli ölçüde daha düşüktür. Bununla birlikte, açığa çıkan ısı üç numune arasında iyi bir bağıl karşılaştırma olarak kullanılabilir.
Kayın ağacı örneği ile bir başka ölçüm daha yapılmıştır, bkz. şekil 4. Beklendiği gibi, su miktarı ve organik içerik çok daha yüksekti. Suya atıfta bulunan ilk kütle kaybı adımı %5,13 ile sonuçlanmıştır. Sıcaklığın artması, organik içeriğin toplamda %68,35 oranında iki aşamalı bir ayrışmasına yol açmıştır.arcarcKayın ağacından elde edilen odun kömürü ile yapılan karşılaştırma, odunu pirolize eden odun kömürü üretim sürecinin neredeyse tamamlandığını göstermiştir. Organik içerik yaklaşık %78'den %3'ün altına düşmüştür. Ahşabın daha düşük karbon içeriği, oksidatif yanma sırasında tespit edilen EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir.ekzotermik entalpiye de yansımıştır.
Özet
arckömürlerinin nem, kül içeriği ve açığa çıkan ısı gibi kalite özellikleri, NETZSCH Analyzing & Testing firmasının STA adlı eş zamanlı termal analiz cihazı yardımıyla tespit edilebilmektedir. Bu özellikler açısından kayın ağacından üretilenarckömürünün yüksek kalitesini göstermek mümkünken, markalıarckömürü bu özel durumda indirimli birarckömürü örneğinden önemli ölçüde daha iyi değerler göstermemiştir. Ayrıca, TG-DSC yöntemi, organik malzemenin pirolizi ile ilgili olarak charcoal üretim sürecinin tamamlanmasını kontrol etmek için uygundur.
Umarız barbekünüzün tadını çıkarırsınız!
