Что такое пит контроль в кофеварке

Весь этот процесс приводит к тому, что кофемашина постоянно находится в цикле нагрева и охлаждения.

Производители давно знают об этом цикле и применяют множество инновационных способов для того, чтобы повысить стабильность температуры в своих кофемашинах: добавление большого количества металла к рабочей группе для увеличения тепловой инерции, создание дополнительного «подмеса» воды, практикуется дополнительная установка ТЭНов непосредственно в саму рабочую группу. Эти технологии имеют разный уровень успехов в достижении температурной стабильности.

Система PID-регулирования решает проблему циклического нагрева и охлаждения путём использования математических алгоритмов для прогнозирования и противодействия тепловой инерции, которой подвергается кофемашина.

PID-система использует плату логики для определения отклонений в данных значениях температуры. Это значит, что когда температура в кофемашине будет приближаться к нужной отметке, нагревательный элемент будет «уменьшать мощность» (произойдет увеличение интервала между включением и выключением ТЭНа). Эта технология довольно успешно решает проблемы тепловой инерции.

В идеальном мире с идеальными условиями мы получили бы абсолютно постоянную температуру. Но, к сожалению, ограничения реального мира, такие как: мощность ТЭНа, законы физики, тепловая инерция, внезапное наполнение бойлера и т.д. делают потери температуры неизбежными, но они гораздо менее выражены, чем при использовании механического прессостата.

Если представить график, в котором будет отображаться изменение температуры на протяжении некоторого времени, то мы увидим синусоидальную волну. Использование PID-регулятора значительно уменьшит амплитуду этой волны. Более жёсткий температурный контроль обеспечит стабильный эспрессо.

Остаётся один вопрос: является ли наличие PID-регулятора обязательным условием для приготовления хорошего эспрессо? Короче говоря, нет.

Система PID-регулирования не является необходимостью, хотя и создает определенный комфорт. Более жёсткий контроль температуры, который она создает, даёт некую гарантию стабильности шота. Тем не менее, существует много методов, которые бариста применяют для приготовления фантастического эспрессо, используя машины с механическим прессостатом.

Для многих людей механический прессостат остается хорошим методом терморегуляции. Те, у кого есть возможность использовать PID-регулятор, может улучшить свой “скилл” упростив процесс приготовления, не отвлекаясь на неточности в работе своей кофемашины и уделяя больше внимания остальным аспектам приготовления.

В целом, настройка помола, свежесть обжарки, правильная темперовка, чистота и своевременный уход за вашей кофемашиной гораздо больше будут влиять на вкус вашего эспрессо, чем точность, с которой вы будете контролировать температуру в группе.

Если вы новичок в мире эспрессо, прежде чем приступить освоению навыка регулировки температуры, используйте вышеуказанные методы для повышения качества извлекаемого вами коричневого нектара, который мы называем эспрессо.

Источник

Оборудование/Узлы/Бойлеры Теплообменники PID

Материал из CoffeeWiki

Содержание

Термоблоки, Бойлеры, Теплообменники, PID

Термоблок

Термоблок – проточный теплообменник/водонагреватель.

Alex_S2: Cуть и различия между термоблоком и бойлером раскрывает известная ссылка Inside Domestic Espresso Machines (Внутри домашних эспрессо кофеварок) (ред.: внимательно просмотрете фотографии по этой ссылке ещё раз после прочтения этой страницы, увидите больше).

По материалам и конструкции термоблоки могут быть:

Kirill: В бойлере греется большее количество воды, когда как в термоблоке всего около 10-15 мл воды может быть ГОРЯЧЕЙ за раз.

ijn: Термоблок должен пять своих объемов через себя пропустить для двойного эспрессо. На то он расчитан, но стабильность температуры…

KSV_BY: У термоблока очень нестабильная температура и не раз писали, что бойлер лучше и чем больше бойлер, тем лучше.
Если прогреть и термоблочную и бойлерную машину скажем пару минут, то кофе из бойлера будет как минимум не хуже чем в термоблоке. Но если есть время и как следует прогреть, то из бойлера будет лучше чем из термоблока. Так что лучше иметь машинку потенциально умеющую готовить лучший кофе.
Про E61 естественно никто не говорит – это для маньяков и стоят они не меньше штуки долларов.

VUV: В правильно спроектированной кофеварке термоблок должен своей (теплой) массой обеспечить заданную температуру (95°) воды при протекании ее в объёме примерно 2-х чашек (одновременно больше не готовится).
А система нагрева (термодатчик и нагревательный элемент) должны обеспечить восстановление температуры массивного термоблока за время перезарядки рожка.
При непрерывном прогоне воды может установиться колебательный режим по температуре, но это уже из области теории автоматического управления.

KSV_BY: Термоблок в той реализации, которая ставится на дешевые аппараты не как не более прогрессивный способ (чем бойлер).

ddobroserd: По ссылке, приведенной Alex_S2-ом, можно прочесть, что есть машина с термоблоком, которая сохраняет достаточную температурную стабильность благодаря электронному контролю. Просто всё дело в том, что в настоящее время для домашних кофеварок с термоблоком, по крайней мере, для недорогих, такого электронного контроля не делается. Поэтому, если выбирать из сравнительно недорогих машин для дома между бойлерной и термоблочной, предпочтительнее остановиться на бойлерной.

Бойлер

Бойлер – герметичный металлический стакан, в котором нагревается вода (смотрите фото). В качестве материала бойлера используются аллюминий, латунь, нержавеющая сталь. Возможны исполнения, в которых верхняя и нижняя части бойлера изготавливаются из разных металлов. Если бойлер алюминиевый, то нагревательный элемент не имеет контакта с водой и греет корпус бойлера. В случае применения других материалов нагреватель находится в воде, как традиционный кипятильник в стакане с водой.

По ссылке, приведённой выше Alex_S2-ом показаны основные типы бойлеров и там же фото разобранного бойлера Гаджии.

Можете ознакомиться с представленными ниже фотографиями.

Бойлеры в кофеварках

Gaggia Espresso Pure

В ультрабюджетной (алюминиевый)

В ультрабюджетной (алюминиевый)

Saeco Vienna (алюминиевый)

В кофеварке ультрабюджетного уровня применен алюминиевый бойлер. Можно увидеть цилиндрические внешнюю и внутреннюю поверхности и контакты нагревательного элемента (справа), т.е. нагреватель залит в стенке металлического стакана.
На фото кофемашины Saeco Vienna справа снизу видно бойлер (алюминиевый). В данном случае четко видно нагревательный элемент, у которого только часть поверхности соприкасается с металлом бойлера.
На фото внутреннего устройства Сильвии (смотрите ниже) представлена верхняя часть латунного бойлера. Видно контакты нагревательного элемента, выходящие вверх, перпендикулярно крышке, т.е. нагреватель опущен непосредственно в воду.

Выбор производителем материалов для изготовления бойлера/группы, рожка и корзины (прижаты в присуствии влаги) определяют долговечность кофеварки не только исходя из прочностных характеристик материалов, но и в силу возможных коррозионных процессов.

TMN: Про бойлер, термостат (биметаллическая пластина), температуру и как все это работает. Конструктивно все выполнено крайне просто. Два «боченка» сверху – термостаты, один воды, второй пара.

Принципиальная схема электрики Сильвии мало отличается от других. Как видите, всё регулирование температуры завязано на верхнюю крышку бойлера, в Саеко построение точно такое же.
Термостат «воды» отключается при температуре 105° С, а включается при 82°С. При этом температура воды на выходе из группы соответственно 95° С и 80° С. Но это для Сильвии, самой термически стабильной из непрофессиональных кофеварок. Для маленьких бойлеров из нержавейки разброс температуры воды будет существенно больше, мин. температура опускается до 65-70° С. Думаю понятно, какова будет разница в результате при начале пролива сразу после отключения термостата и перед его включением. Для обеспечения качественного и стабильного результата необходимо начинать пролив при одной и той же оптимальной температуре. Вот для этого и используют температурный серфинг, выносные термометры и PID контроллеры.

Для самостоятельного измерения температуры воды, выходящей из группы гораздо важнее иметь не прецизионную, а быстродействующую термопару. А стаканчик должен быть не тонким пластиковым, а пенопластовым, т.е. нетеплопроводным. Причем горячую воду из него надо выливать перед самым началом измеряемого пролива.

Объем бойлера некоторых кофеварок:

Alex_S2: Думаю, что эспрессо на Иннове и Сильвии будет готовиться одинаково, здесь все зависит от рук а вот хороший капуччино на иннове приготовить очень и очень сложно и здесь зависимость от рук уже в квадрате (во всяком случае у меня до сих пор не получается нормально).

Яго: Разбирать без запасных резинок (прокладок) бойлер бесполезно!

ПИД (PID)

V_G: ПИД (PID) – сокращенное наименование контроллера температуры с пропорциональным интегрально-дифференциальным управлением. Подобный принцип регулирования применяется в системах с разной скоростью изменения регулируемого параметра в сторону уменьшения и увеличения (в нашем случае – нагрев от тэна быстрый, охлаждение – естественное, медленное).

Elisabet: ПИД избавляет от заботы о «температурном серфинге», дает возможность подстраивать температуру в зависимости от качества зерен и менять температурный диапазон пара, в зависимости от размера питчера.

TMN: Про PID для кофеварок: 1, 2.

ПИД термостабильность не улучшает. Он стабилизирует заданную пользователем начальную температуру. Ещё он хороший ориентир для выбора времени начала взбивания молока, чтобы поймать лучший пар. Термостабильность же пролива полностью определяется конструкцией бойлера и группы: объемом бойлера, массой группы и тем, как организован путь воды. Изменение температуры воды в ходе пролива будет одинаковым, что с ПИДом, что без него. ПИД позволяет Вам каждый раз, без каких-либо танцев (температурный серфинг) начинать пролив с одной и той же заданной Вами температуры. Иными словами, ПИД создает массу удобств и позволяет получать более качественный и стабильный результат. Такой же результат, при выполнении строго определенной процедуры танцев с бубном, Вы получите и без ПИДа, но танцевать-то придётся много и нудно.

В оскар тоже можно добавить PID?

V_G: Если усовершенствовать машину с теплообменником (Heat eXchanger, HX), то в первую очередь не PIDом, а измерителем температуры в группе, чтобы холостой слив (flush) был более осмысленным. PID на бойлер даст меньший эффект, хотя его и поставили в Nuova Simonelli Aurelia.

TMN: Добавить-то можно, только особого смысла нет. От этого при простое температура воды стабильной (не перегретой) все равно не станет и охлаждающий пролив не отменится.

Была безумная мысль внедрить терморезистор прямо в воду бойлера, чтобы ПИД реагировал не на Т° бойлера а на Т° воды, моментально воздействуя на нее ТЭН-ом, но я подумал, что если никто до сих пор это не сделал, наверное это лишнее

V_G: Это был бы лучший вариант, если бы в бойлере были для этого отверстия. А дырявить самому – последнее дело. Вот фабрично установленный ПИД действительно должен быть с термодатчиком внутри бойлера. Тем не менее, моментальной регулировки всё равно не добиться из-за высокой теплоёмкости воды.

TMN: Вот именно лишнее. На практике разницы никакой нет. Во-первых, бойлер и группу конструируют так, чтобы при добавлении в бойлер холодной воды (охлаждении крышки бойлера) на выходе из группы температура воды оставалась неизменной. С учетом инерционности воды и больших количеств латуни это удаётся. На Сильвии, к примеру, при рабочем проливе температура крышки бойлера падает больше чем на 10° С, а на выходе из группы температура воды остается неизменной, иногда даже повышается на 1° С. Во-вторых, ничто не мешает включить ТЭН сразу после начала пролива (во многих ПИДах так и заложено в программу), но опыты с Сильвией показывают, что это даже вредно ибо ведет к перегреву воды, особенно при нескольких шотах подряд.

На крышку цепляют потому, что через нее подается холодная вода и она (крышка) быстрее всего реагирует на охлаждение. Термодатчик стараются разместить ближе к заливочному патрубку. Кстати, забор воды в бойлере осуществляется из верхней части, а не снизу (смотрите гидравлическую схему Сильвии чуть ниже справа). Если поставить термодатчик, например, в группе, то. боюсь у простенького ПИДа не хватит интеллекта, а у нагревателя – мощности, чтобы «справиться» с такой инерционностью системы.

Gaggia и Silvia

TMN: Если на ПИД задана температура 104° С (это, кстати, значение по умолчанию), то она будет поддерживаться с точностью ±1° С, т.е. флюктуировать в диапазоне 103-105° С. При этом в группе будет 94° С без всяких плюс-минус.

Если температура в группе должна быть ниже, чем в бойлере, почему тогда при первом холостом проливе на Gaggia, вода шипит как будто попала на раскаленный утюг?

TMN: Во-первых, вода в бойлере находится под давлением и, как правило, нагрета выше 100° С. Во-вторых, конструкция группы в Гаджии принципиально отличается от Сильвии. В Сильвии группа не является продолжением бойлера, а вынесена в сторону (смотрите схему справа). В Гаджии группа фактически является нижней частью бойлера (схемы Gaggia и устройство её бойлера приведено выше) и: 1) нагревается от него сильнее, 2) длина пути воды в группе короче. Соответственно и другие соотношения температур воды и крышки бойлера. Насколько я знаю из англоговорящих форумов, в Гаджии завышена начальная температура воды, чтобы «компенсировать» её большое падение в ходе пролива.

На видео хорошо видно, как во время пролива температура опускается со 105-ти до 72-ух (в конце пролива). Это ж не значит, что в группе будет 62 или 65?

TMN: Падает, потому что на крышку льется холодная вода. Температура в группе на 10° С ниже УСТАНОВИВШЕЙСЯ температуры крышки. В конце пролива когда крышка 72° С, температура в группе будет такой же, как и в начале пролива 95±1° С.

Не поверю, что температуру в группе можно как-то точно прогнозировать до градуса, да еще при скачках на крышке бойлера в 30° С.

TMN: В машинах с бойлером, начиная с Сильвии и выше, никаких проблем с прогнозирование нет, для более простых (Гаджия, Саеко) проблем тоже нет, начальная температура прогнозируется легко. Разница только в падении температуры за время пролива.

Теплообменник (Heat eXchanger, HX)

Что такое HX? И почему в HX можно одновременно пользоваться паром?

V_G: В машине с теплообменником (HX) вода в группу поступает не из бойлера, а через стакан теплообменника, опущенного в бойлер. В бойлере при этом температура воды может достигать 120° C и используется для пара или для выдачи кипятка (заваривания чая и пр). Застоявшаяся в теплообменнике вода тоже стремится по температуре к бойлерной, но при проливе имеются 2 противоположных процесса:

При быстром, холостом проливе (без рожка) преобладает процесс 1, вода охлаждается до требуемой температуры (92° C). После холостого идет рабочий пролив с меньшей скоростью (2 мл/с для двойного эспрессо), и на настроенной машине два процесса компенсируют друг друга, температура удерживается более-менее постоянной. Я на своей чимбали могу оперативно установить любую требуемую температуру рабочего пролива просто изменением объема холостого, температуру в группе контролирую по встроенной (дополнительно) термопаре.

TMN: В схеме с теплообменником вода в бойлере нагревается до постоянной температуры в районе 120-130° С. Из бойлера идет отбор только пара. Вода для приготовления кофе и нагрева группы (Е61) берется из резервуара или водопроводной сети, циркулирует по отдельному контуру и нагревается в теплообменнике, расположенном внутри бойлера (по сути проточный нагреватель).

В однобойлерной схеме (Гаджия, Сильвия и т.д.) вода в бойлере в режиме кофе нагревается до температуры, необходимой для заварки кофе (около 90° С) и подается при проливе в группу непосредственно из бойлера. В режиме пара вода в бойлере нагревается до 120-130° С и пар подается из бойлера в паровую трубку. Тут требуется время для перехода из режима кофе в режим пара.

В двухбойлерных машинах стоит 2 отдельных бойлера: один только для кофе, второй только для пара, что позволяет одновременно варить кофе и пользоваться паром.

(Ростислав.) Как с помощью теплообмена обеспечить стабильность температуры пролива 88-92° С. Ведь водичка на входе может быть +25° С, а может и +8° С. Как в НХ обеспечивается эта точность?
Что стабильней по температуре пролива, обычная бойлерная система с нагревательным элементом или на основе теплообменника?

V_G: Точность обеспечивается только холостым проливом, поэтому и писал, что хорошо бы термопару в группе иметь. Все коммерческие группы имеют технологическое отверстие для установки термопары.

Плюс реально температура воды на входе все-таки равна комнатной, т.е. более-менее стабильна. При подключении к водопроводу (в кофейне) в установившемся режиме тоже будет все стабильно.

Стабильней двухбойлерная машина с большим бойлером. Профессиональные машины с теплообменником стабильней любой бытовой, если они настроены нормально и обслуживаются квалифицированно.

(Ростислав.) Это которая НХ? Или в которой 2 независимых объемных бойлера?

TMN: В которой 2 или более независимых бойлера. Они, кстати могут быть и «зависимыми» вот классический пример.

Тут надо учитывать несколько моментов. Во-первых, вода в группу подается не по пути резервуар-теплообменник-группа, а отбирается из постоянно циркулирующего объема контура нагрева группы посмотрите. Во-вторых, все профмашины, в том числе и с теплообменниками, рассчитаны на «специально обученных» пользователей, от которых требуется квалифицированная их эксплуатация, включающая регулировку температуры воды на выходе. Подстройка производится изменением давления в бойлере, что меняет температуру воды в нем. На более продвинутых агрегатах давление (температура) управляются PID. И последнее, надо четко разделять стабильность температуры во время пролива и стабильность температуры от пролива к проливу. Первая зависит от множества факторов, но главный – это масса группы и организация пути воды внутри группы. Со второй вопрос более сложный, который в бытовых машинах, можно сказать, не рассматривается совсем. В профмашинах с теплообменником это самое тонкое место, особенно при сильно изменчивой интенсивности приготовления кофе. В таком случае многобойлерные машины имеют преимущество.

Источник

Рожковые машины от левера до PID

Рожковые машины от левера до PID

В последнее время все больше электроники используется в различных бытовых приборах. Не избежал этой участи и такой прибор как кофе-машина для приготовления эспрессо. Появляются все новые идеи использования и управления различными кофеварками, направленные на облегчение труда бариста.
Если вам надоел кофе “одной кнопкой” из автомата и хочется чуть побольше узнать о возможных альтернативах то прошу пожаловать под кат.

Почему же, собственно, эспрессо? Невзирая на то, что кофеин на меня оказывает довольно слабое действие, я не желал получать лишнюю дозу кофеина. Процесс экстракции в эспрессо ограничен (в среднем) 25 секундами, как раз после данного отрезка времени из кофе начинают вымываться кофеин и горькие субстанции. Инфографика ниже показывает, что содержание именно кофеина в чашке эспрессо в разы меньше, чем, скажем, в чашке крепкого черного чая. Потому я спокойно могу побаловать себя парочкой “двойных эспрессо” в день, не опасаясь передозировки кофеином. Тему “полезности” кофе мы здесь затрагивать не будем, это отдельные исследования. Однозначно известно, что не стоит пить кофе ведрами и “натощак”, это наиболее губительная комбинация.

Эспрессо

Итак. Классическое определение “эспрессо” гласит: Эспре́ссо (итал. espresso) — напиток из кофе, приготовленный путём пропускания горячей (около 90 °C) и находящейся под давлением 9 бар воды через фильтр с молотым кофе. Казалось бы, все просто, однако, например, большинство автоматов создают давление не за счет мелкого помола, когда сама таблетка из кофе оказывает сопротивление потоку воды, а за счет жиклера/клапана расположенного за таблеткой. Заодно этот жиклер еще и кофе вспенивает. Поэтому мы будем рассматривать не автоматы, а полностью/частично ручные рожковые кофеварки.

Определим еще один момент: первичных условий для получения хорошего эспрессо — как минимум два (без них это просто невозможно)

где-то до 3-4 минуты). Скажем, Mazzer Mini E. Если данная статья заинтересует, то кофемолки мы рассмотрим в следующем посте.

Все рожковые кофеварки объединяет, как ни странно, тот факт, что у них есть “рожок” (привет, кэп) или портафильтр, они бывают 3 типов: бездонный, с одой лейкой для одной чашки или с двумя лейками (носиками) для 2 чашек. В портафильтр вставляется “корзинка” с таблеткой кофе, сами корзинки бывают для разного количества кофе: на 7 (одиночная), 12, 14 (двойная), 15, 16, 18 или 21 грамм (тройная). Портафильтр с корзинкой вставляется в “группу” кофе-машины. На этом “общее” у кофе-машин заканчивается. Условно мы разделим домашние/просьюмерские кофе-машины на несколько групп

Типы кофе-машин

Основная проблема, с которой борются производители кофеварок — термостабильность. Собственно, чем дороже кофеварка, тем большую термостабильность при проливе она может обеспечить, а это напрямую влияет на вкус кофе, поскольку при понижении температуры кофе будет становиться более кислым, а при повышении — “гореть” и в нем будет появляться горечь. В более современных кофеварках добавлена электроника для контроля температуры.

Вторая задача у кофеварок — создание пара для приготовления молочных напитков. В случае с одним бойлером (за исключением некоторых леверных) процесс приготовления эспрессо и пара для взбивания молока будет разнесен по времени, поскольку необходимо разогреть воду до приблизительно 120 градусов. Чем больше паровой бойлер — тем сильнее будет пар и тем большее количество молока возможно взбить за один подход.

Попробуем разобраться с устройством разных видов кофеварок.

1. Леверные кофеварки.

Классическим представителем полностью механических рожковых кофеварок можно считать леверную La Pavoni Europiccola/Professional, которая появилась в далеком 1961 году, то есть она — ровесница именитой группы Е61. К покупке ее, отчасти, меня подвергло природное любопытство, отчасти — давнее желание побаловаться “хромовым чудом” и отчасти — великолепная статья о ней на прокофе. Позволю себе позаимствовать пару предложений из данной статьи. Из электроники в этой кофеварке, помимо тумблера и нагревательного элемента, есть разве что прессостат. Принцип работы ее достаточно прост: в бойлере кофеварки находится вода температурой около 120 градусов, при подъеме левера вверх поднимаемый левером пистон открывает щель и вода устремляется из бойлера в группу, смешиваясь с воздухом и охлаждаясь, вода из группы тут же попадает на таблетку кофе, обеспечивая, так называемое “естественное предсмачивание”. Проблема с термостабильностью пролива здесь не стоит, потому как во время пролива вода уже практически не изменяет свою температуру. В La Pavoni человек выполняет роль помпы, нагнетая давление поршнем, который давит на горячую воду, заставляя её проходить через утрамбованный в портафильтре кофе. Это фактически означает, что своим давлением на рычаг(lever. eng. — рычаг, левер), пользователь может регулировать пролив и давление воды на кофе, тем самым, образовывая свой вкус чашки кофе. Именно поэтому я считаю данную кофеварку прекрасным инструментом для знакомства с миром эспрессо, поскольку она дает возможность полностью “от и до” проконтролировать процесс приготовления напитка. Минус ее — почти каждая чашка будет “уникальной” и процесс будет превращаться в погоню за идеальной чашкой. Повторяемость — самое сложное на данной кофеварке, но многие ценители держат ее дома как машинку выходного дня. Плюс она подарит немало приятных и веселых минут во время знакомства с миром кофе. Ведь если помол слишком мелкий, то продавить воду поршнем сквозь таблетку будет очень непросто, а сам вес кофеварки невелик, потому в моем случае можно было нередко наблюдать картинку в виде прыгающего по кухне кофелюбителя, отчаянно давящего на левер и приговаривающего: “Ну киса, ну еще капельку”. Правда, если в таком случае и удавалось получить какую-то черную маслянистую субстанцию на выходе, то пить ее я уже не рисковал (горечь редкостная). Если же все сделано правильно, то на выходе будет ароматный и вкусный эспрессо, получить который будет не так просто и на более дорогих машинах. У Павони прекрасная ремонтопригодность, я полностью перебирал машинку самостоятельно, заменив все прокладки после покупки БУ варианта, декальцинировал ее и избавил от щелчков при прогреве. Более того, мне даже понравилось с ней возиться, есть в этом какое-то особенное удовольствие, когда готовишь себе кофе на машинке, перебранной своими руками.

Вот фото непосредственно моей леверной машины:

Схема конструкции леверной машины на примере La Pavoni

Технически данная леверная машина состоит из: группы с поршнем и прокладками, которая крепится напрямую к бойлеру, бойлера, в который снизу вставлен нагревательный элемент и регулируемый прессостат, кнопки питания, сбоку есть шкала для визуальной оценки количества воды в бойлере, сверху — манометр (в случае версии Professional), пробка, закрывающая бойлер, аварийный клапан, отвод с краном для паровой трубки. На чертежах машина выглядит несколько более сложно, чем в моем упрощенном описании, я же перечислил лишь основные компоненты, не углубляясь в детали. Простота обеспечивает машине практически неубиваемость, нередко можно найти экземпляр из 70ых годов, который все еще работоспособен. Основная проблема данной машины — перегрев группы, ее постарались решить в версии millenium, уменьшив температуру в бойлере и чуть увеличив размер группы. Проблема перегрева возникает при необходимости приготовить несколько чашек “в серии”, что дома бывает далеко не у всех и не так часто. Зато пар, причем сильный, есть на этой машине всегда, просто по определению (прессостат в millenium версии настроен на давление около 1.2 бар, что дает нам приблизительно 120 градусов в бойлере, с небольшим разбегом). Трубка для взбивания не самая удобная, но взбить молоко для latte-art вполне возможно.

Второй тип леверных машин — аппараты с пружинным левером. Классическими представителями являются такие кофеварки как: Ponte Vecchio Lusso, La Peppina, Londinium, Bezzera Strega итд. Основное их отличие заключается в том, что пользователь левером сжимает пружину, которая, разжимаясь, уже обеспечивает требуемое давление воды посредством поршня. Данная конструкция обеспечивает хорошую повторяемость “от чашки к чашке” и неплохо подходит для обучения. Более того, есть немало ценителей, предпочитающих именно такой тип машин любым другим. Например, вышедший в конце 2012 года Londinium I произвел немалый ажиотаж в кофейных кругах, невзирая на довольно внушительную цену.

2. Однобойлерные кофеварки

Второй тип кофеварок: кофеварки с одним бойлером, как правило небольшим. Одним из наиболее удачных представителей данного типа кофеварок по заслугам считается Rancilio Silvia (Miss Silvia). Попробуем разобраться как же она устроена:

Рассмотрим прогретую машину, ее 300 мл бойлер заполнен, группа прогрета. В среднем на это необходимо около 40 минут. Вибрационная Ulka помпа забирает холодную воду из бака с водой и подает ее в бойлер, вода проходит через так называемый OPV (OverPressureValve) — клапан избыточного давления. Как правило клапан настроен на давление 11-12 бар. Он необходим для того, чтобы при возникновении избыточного давления в тракте вода сбрасывалась обратно в бак для воды. В случае с вибрационной помпой именно этим клапаном осуществляется регулировка давления при проливе.
Поступающая в бойлер вода вытесняет из него нагретую воду в группу, правильно сформированная таблетка должна обеспечить пролив 25/50 мл напитка за 25(+-3) секунд при давлении 8-9 бар. После выключения помпы и остановки пролива в группе все еще сохраняется остаточное давление. Для его сброса в поддон используется так называемые трехходовой клапан (3-Way Valve/магнитный клапан). При отсутствии данного клапана (как, например, это реализовано на более простой La Pavoni) если попытаться достать рожок сразу же после окончания пролива, то оператор получит с легким “чпоньк” плевок разгоряченной кофейной массы во все стороны, после чего будет долго и упорно отмывать себя, кухню и кофе-машину, поминая недобрым словом создателей этого “адского пылесоса”.

На рисунке не показан, собственно, термостат, который осуществляет регулировку давления/температуры в бойлере

Алгоритм работы, описанный выше, выявляет основную проблему: поскольку в бойлер подается холодная вода, разбавляя горячую, то чем меньше размер бойлера — тем быстрее будет понижаться температура воды на выходе. В случае с недорогими машинами, где бойлер имеет объем 120-150 мл, кривая температуры будет начинаться со всплеска около 96 градусов в начале пролива и понижением температуры до 86 градусов в конце пролива, что не может не сказаться на вкусе получаемого напитка. Более того, если мы хотим взбить молоко для каппучино, то для начала нам необходимо приготовить эспрессо, отставить его в сторону, после чего тумблером перевести машину в режим пара, дождаться, пока температура в бойлере достигнет приблизительно 120 градусов и только после этого начать взбивать молоко. Из-за малого объема бойлера пар будет не очень сильным (заметно слабже, чем у самой маленькой леверной La Pavoni Europiccola), поэтому взбить большой объем молока будет непросто.

3. Однобойлерные машины с теплообменником (HX)

Далее рассмотрим однобойлерные машины с теплообменником, активно использующаяся в гастрономии и во многих просьюмерских машинах для дома. Конструкция такой машины довольно проста: имеется один бойлер достаточно большого размера (в просьюмерских машинах — обычно в районе 1.6-2 литров, в промышленных машинах для гастрономии бойлер легко может быть более 5 литров, в машинах с несколькими группами и до 15 литров), температура в котором с помощью прессостата поддерживается на уровне 120 градусов. Прессостат позволяет отрегулировать температуру/давление по своему вкусу. Внутри бойлера находится змеевик/теплообменник. При открывании парового крана, соединенного с верхом бойлера, получаем пар для взбивания молока. При включении помпы для приготовления эспрессо холодная вода из бака поступает в теплообменник, нагревается и далее идет в группу, откуда уже попадает на таблетку с кофе.

Схема машины с теплообменником (HX):

Таким образом данная конструкция позволяет одновременно взбивать молоко и приготавливать эспрессо. Недостаток у этой конструкции лишь один: после прогрева машины в теплообменнике находится перегретая вода, температура которой слишком высока для приготовления эспрессо. Потому перед приготовлением чашки кофе следует осуществить так называемый “холостой пролив”, слив перегретую воду в поддон. Как правило следует ориентироваться на “пляшущие струйки”. Как только струи воды перестали шипеть и плясать — температура упала ниже 100 градусов. Далее есть эмпирическое правило: если в этот момент начать считать (99, 98, 97, 96, 95, 94, 93, 92), то последняя цифра, после которой будет остановлен холостой пролив и является температурой пролива. Эту процедуру иногда еще называют “температурный серфинг” и она может быть интересна для тестирования вкуса новых сортов кофе на разных температурах. Для облегчения данной процедуры на этапе обучения очень неплохо подходит термометр Эрика Свендсона. Эрик разработал специальный болт, который ввинчивается в технологическое отверстие группы Е61 и в этот болт вставляется доработанный термометр. Во время пролива термометр показывает фактическую температуру воды в группе.
Признаюсь, что мне лично не удалось подружиться с машиной подобного типа. Я взял с рук Quickmill Andreja Premium, слегка доработал ее, однако без термометра Эрика попасть с температурой у меня не всегда получалось, да и в целом качество изготовления машины меня не радовало, потому я достаточно быстро избавился от этого агрегата и решил попробовать “двухбойлерник”. Мое мнение об этой машине с теплообменником высказано здесь.

Машина с теплообменником, которой я владел относительно недолгое время:

4. Двухбойлерные кофеварки

Итак, что же такое “двухбойлерник”. Как видно из названия — это кофе-машина, имеющая два бойлера: один бойлер — для пара, один бойлер — для эспрессо. Таким образом машина не требует холостого пролива и не требует “температурного серфинга”. В простейшем случае каждый бойлер имеет по прессостату, настроенному на разное давление, что дает нам около 120 градусов в бойлере для пара и около 92 градусов (стандартная заводская настройка) в бойлере для эспрессо. Часто подобные машины тоже имеют теплообменник, проходящий через паровой бойлер. Через теплообменник вода попадает в уже подогретом состоянии в бойлер для эспрессо, что обеспечивает возможность приготовления серии напитков практически без пауз. Машины такого типа, как правило, стоят несколько дороже машин с одним бойлером/теплообменником из-за более сложного конструктива.

Я позаимствовал пару картинок с сайта bellabarista. Здесь схематично прекрасно изображен принцип работы двухбойлерной машины на примере Алекса.

Вода из бака или водопровода поступает на вход ротационной помпы с байпассом, далее на выходе расположен предохранительный OPV клапан, после него вода поступает в бойлеры. В паровой бойлер вода подкачивается по мере необходимости автоматически. На дне парового бойлера расположен отвод к крану для горячей воды. В верхней части — отвод для парового крана. При поднимании рычага группы Е61 и включении помпы вода подается через теплообменник, расположенный в паровом бойлере, в эспрессо бойлер, выталкивая из него горячую воду в группу Е61. После того, как левер на группе опускается, помпа выключается, а остаточное давление и вода сбрасываются из группы в поддон с характерным звуком. PID контроллер имеет по температурному датчику в каждом бойлере. Согласно показаниям этих датчиков и настройкам контроллер включает/выключает нагревательные элементы бойлеров посредством SSR реле.

Вот так выглядит сама машина изнутри.

Отдельно рассмотрим основные компоненты кофе-машин.

1. Помпа. Бывают условно трех типов:

— левер (мускульная тяга/пружина) — здесь помпой выступает человек
— вибрационная помпа: наиболее дешевые помпы, чаще всего от компании Ulka, ее стоимость 18-50 евро, недостаток — шумность и пульсации потока с частотой сети. Quickmill утверждает, что в последних машинах они ставят помпы, в которых вибрации/пульсации сильно снижены за счет нововведений. Я пока не видел эти помпы в действии, но звучит обнадеживающе
— ротационная помпа: эти помпы ставятся на большинство машин для гастрономии и на просьюмерские машины верхнего ценового сегмента. Состоят из, собственно, помпы (часто — ProCon) и электродвигателя, вращающего ротор этой помпы. Стоимость комбинации двигатель + помпа начинается от 200 евро. Недостаток — размеры и цена. Помпа обеспечивает ровное давление, легко настраивается и мало шумит. Дома можно поставить ее под раковину, выведя шланг в машину и получив таким образом практически бесшумный агрегат.

2. Прессостат (дифференциальный манометр).

В кофе-машинах используются прессостаты мембранного типа. При падении давления ниже заданного порога слышен щелчок, после которого прессостат замыкает цепь, подавая напряжение на нагревательный элемент. При росте давления по достижению верхнего порога тоже слышен щелчок и прессостат размыкает цепь. Чем лучше прессостат — тем ниже у него гистерезис и тем точнее он позволяет провести настройку. В гастро-машинах часто стоят очень надежные прессостаты фирмы Sirai, с невысоким гистерезисом и возможностью тонкой подстройки. В менее дорогих машинах стоят прессостаты CEME/Mater. У них чуть выше гистерезис и довольно чувствительный болт для подстройки, плюс более низкая надежность. Стоимость — в 2-3 раза ниже, чем у Sirai.

3. OPV (Over Pressure Valve) — клапан избыточного давления.

После того, как вода “вышла” из помпы и пошла в группу — деться ей больше некуда. При нагревании вода тоже расширяется. Для того, чтобы давление в системе не превысило критический порог и устанавливается данный вентиль, настраиваемый обычно на 12-13 бар. При превышении заданного порога происходит сброс воды/давления. По конструкции данный вентиль представляет с собой трубочку с пружинкой и шариком. В случае с ротационной помпой отсутствует необходимость в данном клапане в виду наличия так называемого “байпасса”, который при превышении давления отводит воду обратно, на вход помпы. Этот байпасс настраивается. В случае с вибрационной помпой именно этим клапаном настраивается давление пролива.

Вот здесь лежит хорошая статья на английском языке, где показаны разные типы OPV клапанов. И если для машин с ротационной помпой качество клапана не играет особой роли (он играет роль предохранительного), то для машин с вибрационной помпой достаточно важно насколько качественно выполнен данный элемент.

4. Магнитный трехходовой клапан.

Этот клапан необходим для сброса избыточного давления в группе, не оборудованной механическим приспособлением для сброса давления, сразу же после пролива. При отсутствии данного клапана необходимо после пролива подождать некоторое время, не доставая рожок сразу же из группы.

5. Вакуумный клапан.

Конструктивно: болт с отверстием, в котором свободно ходит штырь. Необходим для того, чтобы при остывании бойлера в нем не создавалось давление ниже атмосферного, потому как в случае с паровым бойлером это могло бы привести к втягиванию внутрь бойлера остатков молока из паровой трубки. Когда вода закипает — в бойлере повышается давление, под воздействием давления штырёк в клапане поднимается и блокируется. Попутно из бойлера вытесняется воздух. При понижении давления штырёк падает вниз, обеспечивая доступ воздуха и выравнивание давления.

Вариант первый — раздолбайский:
По тому какой клапан и каким образом установлен в машине отчасти можно судить о степени раздолбайства инженеров. Классический антипаттерн проектирования был продемонстрирован на Quickmill Andreja Premium 0980. Недалеко от прессостата, на верхней части бойлера располагается именитый вакуумный вентиль, сидящий в грязной алюминиевой чашке. Почему знаменитый — потому что буквально в паре сантиметров от него находится «защитный термостат». Если кто-то пользуется водой с высоким содержанием солей, то в момент включения/выключения сквозь вакуумный клапан разбрызгивается вода, причем не только вовнутрь алюминиевой чашки, но и на все окрестные компоненты, в том числе и на защитный термостат, что может привести к его выгоранию по причине короткого замыкания (и такие прецеденты были).

Вызывает изумление то, что даже именитые производители в просьюмерских машинах премиум класса умудряются вставать на те же грабли. Вот пример с La Marzocco GS3, стоимостью 4500 евро.
Здесь вода и пар из вакуумного клапана постепенно дули на кусочек теплоизоляции, который в конце концов отклеивался, падал на клапан, фиксируя штырь в полуоткрытом состоянии, после чего при прогреве машины все нутро агрегата наполнялось паром из этого клапана. Так и хочется спросить — доколе(. ).

Вариант второй — вдумчиво ленивый:
Вакуумный клапан ставится таким образом, чтобы вода из него брызгала “куда-нибудь”, особо не нарушая внутренний мир машины (как видим из предыдущего примера — это не всегда получается)

Вариант третий — красиво странный:
Ставится более дорогой (стоимостью в розницу аж двенадцать долларов вместо семи) вакуумный клапан с трубкой, по которой вода/пар/конденсат может отводиться куда-нибудь… и зачем-то отводится в бак с чистой водой

Вариант четвертый, наиболее логичный (чаще всего реализуемый силами владельца, а не производителя) — трубка из предыдущего вариант отводится в поддон.

6. Предохранительный термостат.

Назначение понятно из названия — разрывает цепь при достижении бойлером критической температуры.

7. Группа.

Собственно, то место, куда вставляется рожок/портафильтр и где происходит непосредственно “варка” кофе. В некоторых случаях группа является предметом гордости и “секретом” компании. В простейшем случае группа может быть приварена к дну бойлера. В более сложном случае группа может быть “термосифоном”. Внутри такой группы постоянно циркулирует вода, прогревая и подогревая ее. Так же интересное решение применила компания Bezzera в некоторых своих машинах, обеспечив электрический подогрев группы. Одна из наиболее популярных групп с термосифоном — Е61, весит около 4 кг и обеспечивает очень высокую степень термостабильности. Как видно из названия группа была изобретена в 61 году, не так давно отметила свое 50-летие и до сих пор не потеряла актуальности. Устанавливается на просьюмерских машинах верхнего сегмента.

Плюсы группы Е61

Минусы

Конструкция группы Е61

Группа Е61 заслуживает отдельной статьи. Это действительно гениальное инженерное творение, которое используется практически без изменений уже более 50 лет. Здесь же я дам ссылки на два видео.

Коротко показана схема группы и движущиеся части:
www.youtube.com/watch?v=Rc-5k4x0aUs

Группа в прямом смысле «в разрезе», с комментариями на английском о принципе ее работы.
www.youtube.com/watch?v=2jn28YTS3OQ

8. PID контроллер.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Наиболее интересная часть современной кофе-машины для хаброжителей. Позволяет с высокой степенью точности контролировать температуру в бойлере. Устанавливаются серийно на машины верхнего ценового сегмента и на многие современные машины для гастрономии. В случае с PID контроллером отсутствует прессостат. Контроллер с помощью датчика постоянно проверяет температуру и, по необходимости, через SSR (Solid State Relays) включает/выключает нагревательный элемент. Ездившие на машинах с круиз-контролем/темпоматом могут себе представить этот процесс как процесс поддержания машиной заданной скорости. Алгоритмы используются те же самые, только в данном случае поддерживается не скорость, а температура. В лучшем случае контроллер имеет два канала для двух разных бойлеров, поддерживая заданную температуру как в паровом, так и в эспрессо-бойлере. Так же возможна самостоятельная установка контроллера на машины, не оборудованные им с завода. Большой популярностью пользуется установка контроллеров на машины типа Rancilio Silvia.

Примеры машин с ориентировочными ценами в евро.

1. Леверные машины на мускульной тяге брутального бариста:

La Pavoni Europiccola (440), Professional Lusso (580), Mignon Lusso (370).

2. Леверные машины с пружинным левером:

La Peppina (только БУ, в зависимости от состояния 120-200 евро), Ponte Vecchio Lusso (850), Londinium I (1850 фунтов), Bezzera Strega (1400)

3. Однобойлерные машины:

Gaggia Classic (230), Lelit PL41 EM (370), Rancilio Silvia (520).

4. Однобойлерная машина с PID и E61

— хит 2013 года: Bezzera Unica (900). Отличается хорошим размером бойлера и быстрым выходом на режим пара.

5. Машины с теплообменником в диапазоне 1000-1600 евро:

6. Двухбойлерные машины с PID контроллером и ротационной помпой.

Какие функции возлагаются на электронику кофе-машины сейчас.

Я покупаю разные сорта кофе, разной степени обжарки. Эти сорта требуют разного количества зерен кофе по весу для одной и той же корзинки, отличается помол, порой отличается температура приготовления. Потому лично мне хотелось бы иметь возможность создания профиля под конкретный сорт кофе, чтобы я мог создать (или загрузить с сайта обжарщика кофе) этот профиль единожды и потом в несколько нажатий кнопок вызвать профиль из памяти и загрузить в качестве текущих параметров.

На этом я завершу небольшой обзор типов рожковых кофеварок. Если статья будет интересна, то в следующий раз можно рассмотреть существующие на рынке кофемолки, потому как именно для эспрессо хорошая кофемолка является одним из ключевых моментов.

Источник

• ← Что такое папка для технологии для первоклассника
• Что такое белки в продуктах питания список для похудения →