炭焼き職人は、なぜ煙の色で窯の中がわかるの？
― 白い煙は水、黄色い煙は木の成分。透明になったら炭のできあがりです

炭焼きの窯は、閉じたまま何日も焼き続けます。中は見えません。それでも職人は、煙突から出る煙の色とにおいで「いま、どこまで炭になったか」を言い当てます。煙の色は、木がその温度で何を手放しているかを、そのまま外へ知らせているからです。

煙の色が変わる理由は、2つだけ

つまり煙は、窯の中から届く「手紙」のようなものです。職人は、その文面を色で読んでいます。順番に見ていきましょう。

窯の中で、木は何を手放していくの？

炭焼きでは、木を空気の少ない窯の中で熱します。空気がたっぷりあれば木は燃えて灰になります。空気を絞ると、木は燃えきらずに「蒸し焼き」になり、分解していきます。

はじめに出ていくのは水です。乾かした木にも、重さの1割以上の水が残っているとされます。窯の温度が上がると、この水が湯気になって煙突から出ます。外の冷たい空気に触れて小さな水の粒に戻るので、煙は真っ白です。

水が抜けると、木の成分そのものが分解を始めます。木は主に3つの成分でできています。分解しやすい順に、ヘミセルロース、セルロース、リグニンです。分解すると、可燃性のガスと、酢酸を含む酸っぱい液、茶色いねばねばした「タール」が出ます。煙が黄ばんで酸っぱいにおいになるのは、この時期です。

図1のつまみを動かしてみてください。温度が上がるにつれて、煙の色と、窯の中に残る木の重さが変わっていきます。300℃前後から重さが一気に減るのが分かります。

300℃をこえるあたりで、セルロースの分解は熱を出す反応になるとされています。木が自分で熱を出し始めるので、外から焚き続けなくても炭化が進むようになります。職人はこの合図を煙で読み取り、焚き口を細くして、薪をくべるのをやめます。焚きすぎると、炭になるはずの木まで燃えてしまうからです。

さらに温度が上がると、出せるものはほとんど出つくします。煙は薄く青みを帯び、やがて透明に近づきます。ここで窯を閉じれば黒炭、空気を入れていちど高温にしてから取り出し、灰をかぶせて消せば白炭です。備長炭は白炭の代表です。

同じ「煙」なのに、なぜ白・黄・青と色が違うの？

煙は、空気の中に浮かぶ無数の小さな粒です。粒に光が当たると、光は四方へはね返されます。これを「散乱」といいます。煙の色は、どの色の光がどれだけ散乱され、吸い込まれるかで決まります。図2を見てください。

最初の白い煙は、湯気が冷えてできた水の粒です。水の粒は光の波の長さより大きいので、赤も緑も青も同じように散らします。すべての色が混ざると白に見えます。雲が白いのと同じ理由です。

黄ばんだ煙には、茶色いタールの粒が混じります。タールは青や紫の光を吸い込みやすい物質です。白い光から青が抜けると、残った光は黄色から茶色に見えます。

終わりごろの青い煙は、出てくる物質が少なくなり、粒がとても細かくなった状態です。光の波の長さよりずっと小さな粒は、青い光を強く横へ散らします。横から見る煙が青く見えるのは、空が青いのと同じしくみです。

職人が見ているのは、色だけではありません。黄色い時期の煙は目にしみる酸っぱいにおい、終わりごろはつんとした刺激臭に変わるとされます。煙突の口の温度を手や温度計で確かめる人もいます。色・におい・温度の3つを合わせて、窯の中を読んでいます。

まとめ

窯の中の木は、温度が上がるにつれて、水、分解したガスとタール、という順に中身を手放します。出てくるものが変わると、煙の粒の大きさと種類が変わり、色が白から黄、青、透明へと移ります。職人は、その色の移り変わりを「窯の中の進み具合」として読んでいます。

煙の色は、木が手放しているものの名札。
透明になったとき、残っているのが炭です。

熱い鉄の色で温度を読む職人の話は鍛冶職人の記事で、細かい粒が青を散らすしくみは空が青い理由の記事で紹介しています。ろうそくの炎で燃えているのも、固体ではなくガスです（ろうそくの芯の記事）。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。煙の色と温度の対応は、窯の形・木の種類・乾き具合によって変わります。火を扱うときは、地域の消防・自治体等の指示に従ってください。