История и устройство на еспресо машината: бойлери, помпи и екстракция

В машина с резервоар и един бойлер помпата подава вода от резервоара към бойлера. Нагревателят вътре загрява водата. При отваряне на екстракционния клапан тя преминава през груповата глава и душовата мрежичка до кафеения слой. Кафето излиза през малките отвори на дъното на кошницата, преминава през чучура на портафилтъра и попада в чашата.

След бойлера водата за екстракция и парата преминават по различни тръби. Водата отива към групата, а парата от горната част на бойлера — през ръчен клапан към парната тръба. При единичен бойлер температурата на същия съд се променя според режима за кафе или пара.

Тръбните връзки за регулиране на налягането имат две различни роли. Ограничителният клапан връща част от водата в резервоара при превишаване на зададеното налягане. Трипътният електромагнитен клапан свързва бойлера с групата по време на екстракция. При спиране затваря подаването и едновременно свързва групата с отводнителната тръба. Остатъчната вода и налягането от групата се отвеждат към тавичката.

Разликата между резервоар и директно водоподаване

• Машината с резервоар се монтира лесно, но трябва редовно да следите водата да не свърши, да почиствате резервоара и да не оставяте водата да застоява.
• Директната връзка към водопровода е подходяща за натоварени заведения, но изисква съвместно планиране на входното налягане, спирателния клапан, защитата от обратен поток, отводняването и капацитета на филтъра.
• Датчикът за ниво и автоматичният пълнещ клапан предотвратяват нагряване на бойлера без вода. Видът на датчика и условията му на работа са различни при отделните машини.

Термоблок и проточно нагряване

Термоблокът представлява нагряван метален блок с тесни водни канали. Водата преминава през него. Той позволява кратко загряване и компактни машини, но при промяна на дебита температурата на изходящата вода също може да се промени.

Температурната стабилност зависи съвместно от натрупаната в нагревателния модул топлина, мощността на нагревателя, разположението на датчика, начина на управление и тръбната система.

Единичен бойлер

Един бойлер подготвя последователно вода за екстракция и пара. Необходимите температури са различни, затова след кафето температурата се повишава, а след използване на пара се понижава отново. Понеже двата процеса се редуват в един съд, при приготвяне на няколко растителни латета последователно може да се наложи изчакване.

Система с топлообменник

При топлообменната система в голям бойлер, поддържан на температура за пара, има отделна тръба за водата за екстракция. Кафе и пара могат да се използват едновременно, но температурата в тръбата се променя според времето в покой, количеството последователно приготвено кафе и температурата на входящата вода.

Изпускането на прегрятата вода преди екстракция след период в покой се нарича охлаждащо промиване. Необходимото количество зависи от конструкцията на топлообменната тръба и групата, времето в покой и температурното управление.

Два бойлера и многобойлерни системи

Разделянето на бойлерите за кафе и пара позволява отделно регулиране на двете температури. Всеки има собствен нагревател, така че екстракцията и парата могат да работят едновременно. La Marzocco GS от 1970 г. е характерен ранен пример, съчетаващ независими бойлери за кафе и пара с наситена група.

Многобойлерната машина позволява различни температури за отделните групи или по-голям капацитет при натоварване. Но се увеличават и броят на частите, разходът на електроенергия и разходите за монтаж и ремонт. По-важно от броя бойлери е дали капацитетът отговаря на поръчките и менюто на заведението.

Вибрационна помпа

Вибрационната помпа използва електромагнит, който бързо движи малко бутало и изпомпва водата. Компактна и евтина, тя е често използвана в домашни машини с резервоар. При работа има шум и пулсации на водата, а продължителната непрекъсната работа може да е ограничена. Действителното налягане в групата зависи от регулиращия клапан и водоподаването.

Ротационна пластинчата помпа

Тя придвижва водата с въртящи се пластини. Широко се използва в професионални машини с директно водоподаване, работи сравнително тихо и подава лесно непрекъснат поток. Не въртете произволно регулиращия винт, дори да е видим. Неправилното тълкуване на входното налягане и на налягането при затворен воден път може да наруши настройките и да създаде риск.

Зъбна помпа и променлив дебит

При зъбната помпа прецизното изменение на оборотите на двигателя позволява управление на дебита или налягането в хода на екстракцията. Това се нарича профил на дебита или налягането. Запазете зърната, смилането и дозата и променяйте настройката, за да сравнявате коя промяна на налягането влияе върху вкуса.

Лост и бутало

При лостовата машина човек натиска бутало директно или свива пружина. При пружинния механизъм налягането естествено се променя със спускането на буталото. Профилът се различава от този при електрическа помпа, затова двата типа трудно се сравняват само по това дали поддържат постоянно 9 bar.

Разчитане на манометъра

Помпата движи водата. Налягането се създава, когато трамбованият слой от фино смляно кафе оказва съпротивление на потока. При празна кошница същото количество вода не създава високо екстракционно налягане.

Статичното налягане със сляпа кошница, налягането на входа на групата и променящото се налягане вътре в кафеения слой не са еднакви величини. По-голямата разлика в налягането насърчава потока, а при по-голямо съпротивление на слоя през него преминава по-малко вода при същото налягане.

По-финото смилане обикновено увеличава съпротивлението на кафеения слой. Но ако се образуват канали, водата се съсредоточава по отделни пътища и екстракцията става неравномерна. Затова дори при еднакво показание на манометъра вкусът зависи от смилането и разпределението на кафето.

Групова глава

Груповата глава включва няколко части, които подават загрятата вода над портафилтъра и я разпределят широко.

• Свързаната с бойлера или наситена група поддържа близка връзка между водата в екстракционния бойлер и групата, за да намали температурните разлики.
• Групите от типа E61 са известни с циркулацията на гореща вода между бойлера и групата и механичното управление на екстракцията. Оригиналният модел от 1961 г. има обемна помпа, манометър и система за топлинен баланс. Днешните машини с името E61 не споделят непременно еднакви температурни характеристики и предварително навлажняване.
• Електрически нагряваната група регулира температурата отделно чрез собствен нагревател и датчик.

Портафилтър

Портафилтърът закрепва кошницата към групата и отвежда кафето в чашата. Вариантът с чучури улеснява разделянето на две струи и може да намали пръскането. Бездънният портафилтър позволява да виждате пръски и неравномерно оттичане под кошницата.

След като наблюдавате едностранно оттичане или пръскане с бездънен портафилтър, корекциите на смилането и разпределението на кафето могат да помогнат да намерите причината.

Кошница

Диаметърът, дълбочината, броят и формата на отворите определят площта, през която може да преминава вода. Дозата кафе влияе върху съпротивлението на слоя. „58 mm“ е по-скоро обозначение на семейство портафилтри. Еднакъв надпис 58 mm не гарантира точна съвместимост на всички кошници и тампери. Проверявайте действителния вътрешен диаметър и формата на ръба.

Празното пространство над кафеения слой се нарича хедспейс. Ако е прекалено малко, кафето може да притиска силно душовата мрежичка; ако е прекалено голямо, водата може да разруши подредбата на слоя. В рамките на препоръчваната от производителя доза е полезно да следите едновременно теглото на сухото кафе и следите по слоя след екстракция.

Душова мрежичка и дифузор

Душовата мрежичка и дифузорът разпределят водата от групата над кошницата. При неравномерен поток проверявайте не само мрежичката, но и помпата, клапаните, варовика и смилането.

• Електромагнитният клапан за водоподаване отваря по електрически сигнал пътя към бойлера или екстракционния кръг.
• Възвратният клапан предотвратява обратното движение на водата.
• OPV или байпас клапанът връща или отвежда вода, когато налягането надвиши зададената стойност.
• Разширителният клапан намалява налягането, създадено от увеличаването на обема на водата при нагряване.
• Предпазният клапан е последна защита при необичайно високо налягане в парния бойлер. Не запушвайте произволно място, от което изтича вода или пара.
• Антивакуумният клапан ограничава образуването на нежелан вакуум и подвеждащи показания за налягането при нагряване или охлаждане на бойлера.
• Трипътният електромагнитен клапан подава вода към групата при екстракция, а след края освобождава остатъчното налягане към отводняването.

Термостат и пресостат

Механичният термостат включва и изключва нагревателя около зададена температура. При парния бойлер пресостатът може да управлява нагревателя според налягането. При наситена водна пара температурата и налягането са свързани, но действителното състояние зависи от нивото на водата, грешката на датчика, атмосферното налягане и потреблението.

PID управление

PID регулира мощността на нагревателя, като изчислява разликата между зададената и измерената температура. То отчита не само текущата грешка, но и натрупаната грешка и скоростта на промяна на температурата.

Действителната точност на PID управлението зависи от мястото на датчика, топлината, натрупана в бойлера и групата, параметрите на управлението, корекцията на показанието и предварителното загряване.

Значение на показанието 93℃

Показаните 93℃ обикновено са измерени от датчик в бойлера или нагревателния блок. Температурата при кафеения слой зависи от мястото на датчика и корекцията на дисплея, от придобитата или изгубена топлина по пътя към групата и от студената вода, постъпваща по време на екстракция.

Съотношение на екстракция и среден дебит

• Съотношение на екстракция: 18g сухо кафе и 36g еспресо означават 1:2.
• Среден дебит: 36g еспресо за 27 секунди означават около 1,3g в секунда.

Кафето в чашата съдържа вода и разтворени вещества. Обемът на кремата намалява значително с времето, затова за проверка на повторяемостта теглото в g е по-полезно от обема в mL.

Самото време не е достатъчно за преценка на недостатъчна или прекомерна екстракция. При едни и същи 28 секунди вкусът може да се различава според разпределението на частиците, каналите, дозата, температурата и действителния добив. Използвайте времето, за да проверявате постоянството при повторение на една рецепта.

Предварително навлажняване

Предварителното навлажняване, или преинфузия, намокря слоя при ниско налягане или малък дебит преди основната екстракция. То може да изведе въздуха между сухите частици и да подпомогне разпределението на водата. Конструкциите варират от механизми с налягането на водопровода до отделно управление на помпата, затова няма обща продължителност за всички машини.

Три начина за спиране на екстракцията

• По обем: машината спира според преброените импулси от разходомера. Задържаната в кафето и отведената вода могат да доведат до разлика спрямо теглото в чашата.
• По време: машината спира след зададен интервал.
• По тегло: машината измерва кафето в чашата и спира при зададеното количество напитка.

Парният бойлер нагрява водата, за да получи пара под високо налягане, и я подава към парната тръба при отваряне на клапана. Броят и диаметърът на отворите на накрайника, налягането в бойлера и наличното количество пара влияят върху скоростта на загряване и въртеливото движение на растителната напитка.

Парната тръба може да причини тежки изгаряния. Обикновено непосредствено преди употреба се изпуска за кратко кондензираната вода. След употреба тръбата се избърсва с отделна влажна кърпа и се пуска кратка струя пара за отстраняване на остатъците в накрайника. Следвайте ръководството за точната последователност и почистване. Не пъхайте метални инструменти и не разглобявайте произволно тръби с покритие или автоматични парни устройства.

Наред с TDS проверявайте твърдостта, алкалността и хлоридите във водата. TDS показва общото количество разтворени вещества, затова еднаква стойност може да съответства на различно съдържание на калций, магнезий, натрий и други йони.

• Прекомерната твърдост и алкалност могат да причинят варовикови отлагания по нагревателите и в тесните водни канали.
• Високото съдържание на хлориди или прекалено корозивната вода могат да повредят някои метали.
• Използването на дестилирана или почти напълно деминерализирана вода без допълнителна подготовка може да създаде проблеми не само с вкуса, но и с отчитането на нивото и частите. Някои машини с резервоар използват минералите във водата за измерване на нивото.

Изискванията на производителя към водата зависят от металите и частите в машината, гаранционните условия и пазара. Избирайте филтър чрез сравнение на изискванията за конкретния модел с изследването на входящата вода.

За безопасна поддръжка следвайте тази последователност.

1. Изследвайте твърдостта, алкалността, pH, хлоридите и TDS на входящата вода.
2. Проверете допустимите стойности и изключенията от гаранцията в ръководството.
3. Определете капацитета и срока за смяна на филтъра според дневното потребление и сезонните промени на входящата вода.
4. Изследвайте и записвайте водата преди и след филтъра по един и същ начин.
5. Не наливайте произволно киселинен препарат в бойлера само защото виждате варовик. Вътрешното обезваряване трябва да следва процедурата на производителя или квалифициран техник.

След всяка екстракция

• Изхвърлете използваното кафе и изплакнете кошницата.
• Отстранете кафето по групата с кратко промиване или четка, доколкото ръководството позволява.
• Избършете парната тръба веднага след употреба и пуснете кратка струя пара, за да отстраните остатъците отвътре.
• Изпразнете тавичката, преди да прелее.

След края на работа или по график

• Почиствайте кафеените масла от кошницата и портафилтъра със специализиран препарат. Дървени, гумени, галванично покрити и електронни части могат да се повредят при накисване.
• Правете обратно промиване със сляпа кошница само на групи, които го поддържат.
• Спазвайте ръководството и етикета на препарата за дозата, времето на работа и броя изплаквания.

Обратното промиване използва конструкция, която отвежда водата от групата към отводнителния път. Поставянето на сляпа кошница в машина без такава система и опитът за обратно промиване могат да я повредят.

Признаци за възможна нужда от сервиз

• При една и съща рецепта количеството преминаваща вода постоянно намалява.
• Разликите в температурата или количеството напитка между групите се увеличават.
• Звукът на помпата се променя или пълненето на бойлера отнема повече време.
• Около предпазния или антивакуумния клапан постоянно изтича вода или пара.
• Автоматичният прекъсвач или дефектнотоковата защита се задействат многократно.
• Нивото в бойлера се променя необичайно или от парната тръба излиза прекомерно количество вода.

При такива симптоми не ремонтирайте сами въз основа на предположение и не продължавайте работа. Запишете модела, симптомите, момента на появата им, данните за водата и кодовете за грешки и поискайте проверка от квалифициран техник.

В еспресо машината има едновременно гореща вода, пара под налягане и електрически вериги с голям ток.

• Преди отваряне на корпуса само изключване от бутона може да не е достатъчно. Уредът трябва да се изключи от контакта или прекъсвача и да се изчака налягането и температурата да спаднат достатъчно, а вътрешните електрически компоненти да се разредят.
• Не разхлабвайте клапани, сонди и тръбни съединения, докато бойлерът е горещ или остава под налягане.
• Не запушвайте теч от предпазен клапан и не монтирайте по-силна пружина в него.
• Не включвайте отново течаща машина, за да търсите причината.
• Старите машини с газово нагряване и лостовите машини със силни пружини имат свои специфични рискове.

Техникът трябва да изпусне напълно налягането според сервизната документация и правилата за безопасност и да приложи блокиране и обозначаване, за да не може друг човек да включи захранването.

Трудно е изобретяването на еспресо машината да се припише на един човек. Устройствата за бързо приготвяне на големи количества, отделните групи за една чаша, лостовете с високо налягане и електрическите помпи се появяват в различни периоди.

Домашна машина

• Колко чаши ще приготвяте последователно на ден
• Дали пиете повече еспресо или растително лате
• Колко можете да изчакате за загряване
• Дали резервоарът се пълни и почиства удобно
• Дали има подходящ филтър или начин за минерална корекция на местната вода
• Дали уплътненията, душовите мрежички и кошниците се намират лесно
• Дали има сервиз в страната и колко дълго ще се доставят части
• Дали номиналната мощност, контактът и прекъсвачът са съвместими с домашната инсталация

Машина за кафене

• Колко поръчки има през най-натоварените 15 минути и колко от тях са растителни латета
• Колко бързо машината възстановява работните условия при едновременна употреба на кафе, пара и гореща вода
• Колко постоянни са температурата и количеството напитка на всяка група
• Дали входното налягане, наклонът на отводняването и капацитетът на филтъра са подходящи
• Колко време отнема почистването след работа и какво обхваща автоматичното почистване
• Дали при повреда може да се работи с част от групите и колко бързо идва техник
• Дали височината за чашите, теглото на портафилтъра и положението на парния лост са удобни за оператора
• Колко електроенергия се използва в режим на готовност и икономичен режим

По-важно от отделна характеристика като „голям бойлер“, „помпа 20 bar“ или „има PID“ е колко стабилни остават температурата и дебитът при натоварване. Проверявайте също удобството за управление на водата и почистването и наличието на сервиз при повреда.

Помпата 15 bar по-добра ли е от машина 9 bar?

Само по това не може да се прецени. Максималното налягане на помпата, настройката на клапана, налягането при затворен воден път на групата и налягането през кафеения слой са различни. По-важна е стабилната повторяемост на налягането и дебита при действителната рецепта.

Еспресото задължително ли се приготвя при 9 bar?

Около 9 bar е широко използван ориентир за съвременно еспресо, но не е единственият начин. При лостови машини и машини с контрол на потока налягането се променя по време на екстракция. При сравнение трябва да знаете къде и как е измерено.

Двата бойлера винаги ли са по-добри?

Те могат да бъдат предимство при едновременна екстракция и пара и отделно регулиране на двете температури. Но се увеличават цената, разходът на електроенергия, времето за загряване и броят на частите, които може да се нуждаят от ремонт. Ако приготвяте малко кафе, машина с един бойлер или добре проектирана топлообменна машина може да е по-подходяща.

PID гарантира ли точна температура?

PID е един от методите за температурно управление. Ако мястото на датчика, настройките, топлинното управление на групата, загряването или корекцията на дисплея не са подходящи, показанието може да се различава от температурата при кафето.

Бутилираната вода безопасна ли е за машината?

Името на марката не е достатъчно. Дори при един продукт съставът може да се променя според източника или периода на производство. Сравнете твърдостта, алкалността, хлоридите и pH от етикета или изследването с изискванията на производителя.

Мога ли сам да премахвам варовика с оцет или лимонена киселина?

Не се препоръчва, ако ръководството не го разрешава изрично. Бойлерът, клапаните, покритията и уплътненията могат да се повредят, а отделилият се варовик може да запуши тесни канали.

Всички машини ли трябва да се промиват обратно всеки ден?

Не. Първо проверете дали машината има трипътен клапан и конструкция, позволяваща обратно промиване. Дори при подходящи машини периодичността на промиването с вода и с препарат зависи от натоварването и указанията на производителя.

Бездънният портафилтър подобрява ли вкуса?

Не може да се приеме, че сам по себе си подобрява вкуса. Той показва потока под кошницата и улеснява откриването на проблеми с разпределението и каналите.

Загряването приключило ли е, когато дисплеят достигне зададената температура?

Не винаги. Датчикът в бойлера може вече да отчита зададената стойност, докато групата, портафилтърът и чашите още са студени. Проверявайте препоръчаното време за загряване заедно с резултатите при последователни екстракции.

В Mahina можете да пиете еспресо самостоятелно или като веган афогато — еспресо, налято върху растителен сладолед.