Povijest i konstrukcija aparata za espresso: bojleri, pumpe i načela ekstrakcije

U aparatu s jednim bojlerom i spremnikom vode pumpa prenosi vodu iz spremnika u bojler. Grijač u bojleru zagrijava vodu, a kada se otvori ventil za ekstrakciju, vruća voda prolazi kroz grupu i tuš-sito do sloja kave. Kava prolazi kroz sitne otvore na dnu košarice, izlazi kroz izljeve portafiltera i pada u šalicu.

Voda za ekstrakciju i para nakon izlaska iz bojlera prolaze različitim cijevima. Voda ide prema grupi, a para iz gornjeg dijela bojlera prema ručnom ventilu i parnoj cijevi. Kod jednog bojlera temperatura istog bojlera mijenja se ovisno o načinu rada: ekstrakciji ili stvaranju pare.

Dva dijela cjevovoda imaju različite uloge u upravljanju tlakom. Ventil za ograničavanje tlaka vraća dio vode u spremnik kada tlak prijeđe zadanu vrijednost. Troputni elektromagnetski ventil tijekom ekstrakcije povezuje bojler s grupom. Kada se ekstrakcija zaustavi, zatvara dovod i istodobno povezuje grupu s odvodnom cijevi, kroz koju preostala voda i tlak iz grupe odlaze u posudu za kapanje.

Spremnik vode i izravni priključak na vodovod

• Aparat sa spremnikom jednostavno se postavlja, ali treba redovito provjeravati količinu vode te sprječavati onečišćenje spremnika i dugo stajanje vode.
• Izravni priključak na vodovod prikladan je za lokale s mnogo narudžbi. Pritom treba zajedno planirati tlak dovoda, zaporni ventil, zaštitu od povratnog toka, odvod i kapacitet filtra.
• Senzor razine i ventil za automatsko punjenje sprječavaju zagrijavanje bojlera bez vode. Vrsta senzora i uvjeti njegova rada razlikuju se među aparatima.

Termoblok i protočno zagrijavanje

Termoblok zagrijava metalni blok s uskim vodenim kanalima kroz koje protječe voda. Omogućuje kratko predgrijavanje i kompaktan aparat, ali promjena brzine protoka može promijeniti izlaznu temperaturu vode.

Na temperaturnu stabilnost zajedno utječu toplina pohranjena u grijaćem sklopu, snaga grijača, položaj senzora, način regulacije temperature i konstrukcija cijevi.

Jedan bojler

Jedan bojler naizmjence priprema vodu za ekstrakciju i paru. Budući da su za te postupke potrebne različite temperature, nakon ekstrakcije treba povisiti temperaturu, a nakon uporabe pare ponovno je sniziti. Zbog naizmjeničnog rada istog bojlera pri pripremi više biljnih lattea zaredom može biti potrebno čekanje.

Izmjenjivač topline

U sustavu s izmjenjivačem topline voda za ekstrakciju prolazi zasebnom cijevi unutar velikog bojlera održavanog na temperaturi za paru. Ekstrakcija i uporaba pare mogu se odvijati istodobno, ali temperatura vode u cijevi ovisi o trajanju mirovanja aparata, količini uzastopno pripremljene kave i temperaturi ulazne vode.

Ispuštanje pregrijane vode prije ekstrakcije na aparatu koji je neko vrijeme mirovao naziva se rashladnim ispiranjem, odnosno cooling flush. Potrebna količina ovisi o konstrukciji izmjenjivača i grupe, trajanju mirovanja i regulaciji temperature.

Dva bojlera i sustavi s više bojlera

Odvojeni bojleri za ekstrakciju i paru omogućuju zasebno podešavanje dviju temperatura. Svaki ima vlastiti grijač pa se kava može ekstrahirati dok se upotrebljava para. La Marzocco GS iz 1970. značajan je rani primjer spoja neovisnih bojlera za ekstrakciju i paru sa zasićenom grupom.

Aparati s više bojlera omogućuju različite temperature pojedinih grupa i veći kapacitet tijekom navale narudžbi. Istodobno raste broj dijelova, potrošnja električne energije te trošak instalacije i popravaka. Važnije od samog broja bojlera jest odgovara li kapacitet aparata broju narudžbi i ponudi lokala.

Vibracijska pumpa

Vibracijska pumpa elektromagnetom brzo pomiče mali klip i tako potiskuje vodu. Mala je i povoljna pa se često upotrebljava u kućnim aparatima sa spremnikom. Stvara zvuk i pulsiranje vode, a trajanje neprekinutog rada može biti ograničeno. Stvarni tlak na grupi ovisi o regulacijskom ventilu i uvjetima dovoda vode.

Rotacijska krilna pumpa

Vodu prenosi rotirajućim krilcima. Široko se upotrebljava u profesionalnim aparatima spojenima na vodovod, relativno je tiha i pogodna za neprekinut dovod vode. Vidljiv vijak za podešavanje nije razlog da ga korisnik samovoljno okreće. Pogrešno tumačenje ulaznog tlaka ili tlaka izmjerenog pri zatvorenom protoku može narušiti postavke i ugroziti sigurnost.

Zupčasta pumpa i promjenjivi protok

Zupčasta pumpa preciznom promjenom brzine motora može prilagođavati protok ili tlak tijekom ekstrakcije. To se naziva profilom protoka ili tlaka. Uz istu kavu, mljevenje i dozu promijenite postavke kako biste usporedili koje su promjene tlaka utjecale na okus.

Poluga i klip

Kod aparata s polugom čovjek izravno pritišće klip ili sabija oprugu. U sustavu s oprugom tlak se prirodno mijenja dok se klip spušta. Budući da se tijek tlaka razlikuje od onoga u aparatu s električnom pumpom, te načine rada nije dovoljno uspoređivati samo prema tome održavaju li stalnih 9 bar.

Vrijednosti na manometru

Pumpa pokreće vodu. Tlak nastaje kada sloj fino mljevene i utisnute kave pruža otpor protoku. Ako je košarica prazna, ista količina vode može protjecati bez stvaranja visokog tlaka ekstrakcije.

Statički tlak izmjeren sa slijepom košaricom, tlak na ulazu u grupu i tlak koji se tijekom ekstrakcije mijenja unutar sloja kave nisu ista vrijednost. Veća razlika tlakova potiče protok, dok veći otpor sloja pri istom tlaku smanjuje količinu vode koja prolazi.

Finije mljevenje uglavnom povećava otpor sloja kave. No ako nastanu pukotine i kanali, voda se usmjerava kroz pojedine putanje i ekstrakcija postaje neujednačena. Zato se okus može razlikovati ovisno o mljevenju i raspodjeli kave iako manometar pokazuje istu vrijednost.

Glava za ekstrakciju, odnosno grupa

Grupa se sastoji od više dijelova koji dovode zagrijanu vodu iznad portafiltera i raspoređuju je po široj površini.

• Grupe povezane s bojlerom i zasićene grupe blisko povezuju vodu u bojleru za ekstrakciju s grupom radi smanjenja temperaturne razlike.
• Grupe iz obitelji E61 poznate su po cirkulaciji vruće vode između bojlera i grupe te upravljanju ekstrakcijom pomoću mehaničkih ventila. Izvorni model iz 1961. imao je volumetrijsku pumpu, manometar i sustav toplinske ravnoteže. Temperaturna svojstva i predinfuzija nisu jednaki kod svih današnjih aparata s oznakom E61.
• Električno grijane grupe zasebno reguliraju temperaturu pomoću grijača i senzora u grupi.

Portafilter

Portafilter učvršćuje košaricu u grupi i usmjerava ekstrahiranu kavu u šalicu. Model s izljevima olakšava dijeljenje kave u dva mlaza i može smanjiti prskanje. Otvoreni portafilter, odnosno bottomless, omogućuje lakše uočavanje prskanja ili neujednačenog istjecanja ispod košarice.

Nakon što otvorenim portafilterom uočite tok usmjeren na jednu stranu ili prskanje u stranu, prilagodba mljevenja i raspodjele kave može pomoći pronaći uzrok.

Košarica

Promjer i dubina košarice te broj i oblik otvora određuju površinu kroz koju voda može prolaziti. Stvarna doza kave utječe na otpor sloja. Oznaka „58 mm” bliža je nazivu skupine portafiltera nego jamstvu potpune podudarnosti. Čak ni ista oznaka od 58 mm ne znači da svaka košarica i tamper savršeno pristaju. Provjerite stvarni unutarnji promjer i oblik ruba.

Praznina iznad sloja kave naziva se headspace. Premala praznina može uzrokovati prejak dodir kave s tuš-sitom, a prevelika omogućiti da voda poremeti sloj. Unutar raspona doziranja koji proizvođač navodi za košaricu promatrajte i masu suhe kave i tragove na sloju nakon ekstrakcije.

Tuš-sito i difuzor

Tuš-sito i difuzor raspoređuju vodu iz grupe iznad košarice. Ako protok nije ujednačen, uz tuš-sito provjerite pumpu, ventile, kamenac i mljevenje.

• Elektromagnetski ventil dovoda na električni signal otvara prolaz vode u bojler ili krug ekstrakcije.
• Nepovratni ventil sprječava povratni tok vode.
• OPV ili bypass ventil vraća ili ispušta vodu kada tlak prijeđe zadanu vrijednost.
• Ekspanzijski ventil smanjuje tlak nastao širenjem vode pri zagrijavanju.
• Sigurnosni ventil posljednja je zaštita koja se aktivira pri neuobičajeno visokom tlaku u parnom bojleru. Nemojte samovoljno začepiti mjesto na kojem propušta.
• Ventil protiv podtlaka smanjuje nastanak neželjenog podtlaka i pogrešnog prikaza tlaka pri zagrijavanju ili hlađenju bojlera.
• Troputni elektromagnetski ventil tijekom ekstrakcije dovodi vodu do grupe, a po završetku rasterećuje preostali tlak prema odvodu.

Termostat i tlačna sklopka

Mehanički termostat uključuje i isključuje grijač oko zadane temperature. U parnom bojleru grijačem može upravljati tlačna sklopka koja prati tlak u bojleru. Pri zasićenoj vodenoj pari tlak i temperatura međusobno su povezani, ali stvarno stanje može se mijenjati s razinom vode, pogreškom senzora, atmosferskim tlakom i intenzitetom uporabe.

PID regulacija

PID regulacija izračunava razliku između zadane i izmjerene temperature te prilagođava snagu grijača. Pritom uzima u obzir trenutačno odstupanje, akumulirano odstupanje i brzinu promjene temperature.

Stvarna uspješnost PID regulacije ovisi o položaju senzora, toplini pohranjenoj u bojleru i grupi, regulacijskim parametrima, korekciji prikazane temperature i stupnju predgrijavanja.

Značenje oznake 93 °C na zaslonu

Vrijednost od 93 °C na zaslonu uglavnom potječe od senzora na bojleru ili grijaćem bloku. Temperatura vode koja dodiruje kavu ovisi o položaju senzora i korekciji prikaza, dobivenoj ili izgubljenoj toplini na putu do grupe te hladnoj vodi koja ulazi tijekom ekstrakcije.

Omjer ekstrakcije i prosječni protok

• Omjer ekstrakcije: s 18 g suhe kave i 36 g espressa iznosi 1:2.
• Prosječni protok: ako 36 g espressa dobijete tijekom 27 sekundi, iznosi oko 1,3 g u sekundi.

Kava u šalici sadrži vodu i u njoj otopljene sastojke. Volumen creme s vremenom znatno opada, pa su za provjeru ponovljivosti korisniji grami izmjereni vagom nego mililitri.

Samo trajanje ne otkriva je li ekstrakcija nedovoljna ili pretjerana. I pri jednakih 28 sekundi okus se mijenja ako se razlikuju raspodjela veličine čestica, kanaliziranje, doza, temperatura ili stvarni prinos ekstrakcije. Vrijeme služi provjeri dosljednosti pri ponavljanju istog recepta.

Predinfuzija

Predinfuzija vlaži sloj kave niskim tlakom ili malim protokom prije primjene glavnog tlaka. Može pomoći izbaciti zrak između suhih čestica i rasporediti vodu. Konstrukcije se razlikuju, od mehaničkih sustava koji koriste tlak dovoda do zasebnog upravljanja pumpom, pa ne postoji jedno trajanje za sve aparate.

Tri načina zaustavljanja ekstrakcije

• Volumetrijsko upravljanje zaustavlja ekstrakciju brojenjem impulsa vode koja prolazi kroz mjerač protoka. Zbog vode zadržane u kavi ili odvedene u odvod rezultat ne mora točno odgovarati masi u šalici.
• Vremensko upravljanje zaustavlja ekstrakciju nakon zadanog vremena.
• Gravimetrijsko upravljanje važe kavu u šalici i zaustavlja ekstrakciju pri zadanoj masi napitka.

Parni bojler zagrijavanjem vode stvara vodenu paru pod visokim tlakom i nakon otvaranja ventila šalje je u parnu cijev. Broj i promjer otvora mlaznice, tlak bojlera i raspoloživa količina pare utječu na brzinu zagrijavanja i kruženje biljnog napitka.

Parna cijev može izazvati teške opekline. Uobičajeno je neposredno prije uporabe kratko ispustiti kondenziranu vodu, a odmah nakon uporabe cijev obrisati namjenskom vlažnom krpom i kratko pustiti paru radi uklanjanja ostataka iz mlaznice. Točan redoslijed i način čišćenja trebaju slijediti upute aparata. U obloženu parnu cijev ili automatski sustav ne umećite metalne alate i nemojte ih samovoljno rastavljati.

Uz TDS vode za kavu provjerite tvrdoću, alkalitet i kloride. TDS označava ukupnu količinu otopljenih tvari, pa i pri istoj vrijednosti omjeri kalcija, magnezija, natrija i drugih sastojaka mogu biti različiti.

• Prevelika tvrdoća i alkalitet mogu dovesti do nakupljanja kamenca u grijaćim dijelovima i uskim vodenim kanalima.
• Visok sadržaj klorida ili izrazito korozivna voda mogu oštetiti pojedine metale.
• Uporaba destilirane ili gotovo potpuno demineralizirane vode može uz okus utjecati i na očitanje razine vode te dijelove aparata. Neki aparati sa spremnikom pri određivanju razine vode koriste prisutnost minerala u vodi.

Proizvođački zahtjevi za vodu razlikuju se prema metalima i dijelovima aparata, jamstvenim uvjetima i tržištu. Filtar odaberite usporedbom rezultata analize ulazne vode s dopuštenim rasponima za odabrani model.

Za sigurno održavanje slijedite ovaj redoslijed.

1. Ispitajte tvrdoću, alkalitet, pH, kloride i TDS ulazne vode.
2. Provjerite raspon kvalitete vode i isključenja iz jamstva u uputama aparata.
3. Kapacitet filtra i razmak između zamjena odredite prema dnevnoj potrošnji i sezonskim promjenama ulazne vode.
4. Vodu prije i nakon filtra ispitajte istom metodom i zabilježite rezultate.
5. Nemojte samovoljno ulijevati kiselo sredstvo za čišćenje u bojler samo zato što vidite kamenac. Pri uklanjanju kamenca iz unutrašnjosti slijedite postupak proizvođača ili stručnog servisera.

Nakon svake ekstrakcije

• Bacite iskorištenu kavu i operite košaricu.
• Prah na grupi uklonite kratkim puštanjem vode ili četkom u mjeri koju dopuštaju upute.
• Odmah nakon uporabe obrišite parnu cijev i kratko pustite paru kako biste uklonili unutarnje ostatke.
• Ispraznite posudu za kapanje prije nego što se prelije.

Nakon završetka rada ili u određenim razmacima

• Ulja kave s košarice i portafiltera operite namjenskim sredstvom. Namakanje u sredstvu može oštetiti drvo, gumu, galvanizirane dijelove i elektroniku.
• Povratno ispiranje sa slijepom košaricom provodite samo na grupama koje to podržavaju.
• Za količinu sredstva, trajanje rada i broj ispiranja slijedite upute aparata i deklaraciju sredstva.

Povratno ispiranje koristi sustav koji vodu poslanu u grupu odvodi u odvodnu cijev. Slijepa košarica i povratno ispiranje mogu oštetiti aparat koji nema takav odvodni sustav.

Znakovi moguće potrebe za servisom

• Uz isti recept količina vode koja protječe stalno se smanjuje.
• Rastu razlike u temperaturi ili količini napitka između grupa.
• Zvuk pumpe se mijenja ili punjenje bojlera traje dulje.
• Voda ili para neprestano cure oko sigurnosnog ventila ili ventila protiv podtlaka.
• Automatski osigurač ili zaštitna strujna sklopka opetovano se isključuju.
• Razina vode u bojleru neuobičajeno raste i pada ili iz parne cijevi izlazi previše vode.

Kod takvih simptoma nemojte sami intervenirati na temelju nagađanja i nastaviti raditi. Zabilježite model, simptome, vrijeme pojave, podatke o vodi i kodove pogrešaka pa zatražite pregled stručnog servisera.

Unutar aparata za espresso zajedno se nalaze vruća voda, para pod tlakom i električni krugovi kojima teku velike struje.

• Prije otvaranja kućišta samo isključivanje gumba za napajanje možda nije dovoljno. Potrebno je izvući utikač ili isključiti osigurač te pričekati da tlak i temperatura dovoljno padnu i da se unutarnje električne komponente isprazne.
• Ne otpuštajte ventile, senzorske sonde ili cijevne spojeve dok je bojler vruć ili pod tlakom.
• Ne začepljujte sigurnosni ventil koji propušta i ne ugrađujte jaču oprugu.
• Ne uključujte ponovno aparat koji propušta vodu kako biste istražili uzrok.
• Stari aparati grijani plinom i aparati s polugom i snažnom oprugom imaju dodatne, međusobno različite opasnosti.

Serviser mora potpuno rasteretiti tlak prema dokumentaciji konkretnog modela i pravilima zaštite na radu te primijeniti postupak zaključavanja i označavanja napajanja kako ga druga osoba ne bi mogla uključiti.

Teško je izdvojiti samo jednu osobu kao izumitelja aparata za espresso. Uređaji za brzu pripremu velike količine kave, zasebne grupe za pojedinačne šalice, visokotlačne poluge i električne pumpe pojavili su se u različitim razdobljima.

Kućni aparat

• Koliko ćete šalica dnevno pripremati zaredom
• Pijete li češće espresso ili latte s biljnim napitkom
• Koliko možete čekati na predgrijavanje
• Je li spremnik jednostavno puniti i prati
• Postoji li filtar ili način prilagodbe minerala prikladan za lokalnu vodu
• Jesu li brtve, tuš-sita i košarice lako dostupni
• Postoji li servis u vašoj zemlji i koliko dugo se osiguravaju rezervni dijelovi
• Odgovaraju li nazivna snaga te zahtjevi za utičnicu i osigurač vašem domu

Aparat za kavanu

• Koliko narudžbi stiže tijekom najprometnijih 15 minuta i koliko je među njima biljnih lattea
• Koliko se brzo aparat oporavlja pri istodobnoj uporabi ekstrakcije, pare i vruće vode
• Koliko ujednačeno svaka grupa održava temperaturu i količinu napitka
• Odgovaraju li tlak dovoda, nagib odvoda i kapacitet filtra
• Koliko traje čišćenje nakon rada i koje postupke aparat obavlja automatski
• Može li se pri kvaru nastaviti rad na preostalim grupama i koliko brzo dolazi serviser
• Jesu li visina prostora za šalice, masa portafiltera i položaj parne poluge prikladni za osobu koja radi
• Kolika je potrošnja električne energije u stanju pripravnosti i štednom načinu rada

Važnije od pojedine specifikacije poput „velik bojler”, „pumpa od 20 bar” ili „PID” jest održava li aparat ujednačenu temperaturu i protok i pri navali narudžbi. Važni su i jednostavno upravljanje vodom i čišćenjem te mogućnost servisa u slučaju kvara.

Je li pumpa od 15 bar bolja od aparata s 9 bar?

To nije dovoljan kriterij. Najveći tlak pumpe, postavka regulacijskog ventila, tlak izmjeren na grupi pri zatvorenom protoku i tlak pri prolasku kroz kavu različite su vrijednosti. Važnija je stabilna ponovljivost tlaka i protoka pri stvarnom receptu.

Mora li se espresso pripremati na 9 bar?

Oko 9 bar široko je prihvaćena polazna vrijednost za suvremeni espresso, ali nije jedini način ekstrakcije. Kod aparata s polugom ili regulacijom protoka tlak se mijenja tijekom pripreme. Pri usporedbi tlaka važno je znati gdje je i kako izmjeren.

Jesu li dva bojlera uvijek bolja?

Mogu biti prednost kada istodobno upotrebljavate ekstrakciju i paru te želite zasebno regulirati dvije temperature. No rastu cijena, potrošnja električne energije, vrijeme predgrijavanja i broj dijelova koji mogu zahtijevati popravak. Ako aparat koristite rjeđe, prikladniji može biti aparat s jednim bojlerom ili dobro projektiranim izmjenjivačem topline.

Jamči li PID točnu temperaturu?

PID je jedan od načina regulacije temperature. Ako položaj senzora, parametri, toplinsko upravljanje grupom, predgrijavanje i korekcija zaslona nisu usklađeni, prikazana vrijednost može se razlikovati od temperature u sloju kave.

Je li flaširana voda sigurna za aparat?

Sam naziv marke to ne otkriva. Sastav istog proizvoda može se mijenjati s izvorom i vremenom proizvodnje. Tvrdoću, alkalitet, kloride i pH s etikete ili iz analize usporedite sa zahtjevima proizvođača aparata.

Mogu li samostalno ukloniti kamenac octom ili limunskom kiselinom?

To se ne preporučuje ako upute to izričito ne dopuštaju. Mogu se oštetiti bojler, ventili, galvanizirane površine i brtve, a odvojeni komadi kamenca mogu začepiti uske kanale.

Treba li svaki aparat svakodnevno povratno ispirati?

Ne. Najprije provjerite ima li aparat troputni ventil i konstrukciju koja omogućuje povratno ispiranje. I kod kompatibilnih aparata razmaci između ispiranja vodom i čišćenja sredstvom ovise o uporabi i uputama proizvođača.

Poboljšava li otvoreni portafilter okus?

Sam po sebi ne poboljšava okus. Pokazuje protok ispod košarice i olakšava otkrivanje problema u raspodjeli kave i kanaliziranju.

Je li predgrijavanje završeno kada zaslon pokaže zadanu temperaturu?

Ne uvijek. Senzor bojlera može prvi dosegnuti ciljnu vrijednost dok su grupa, portafilter i šalica još hladni. Usporedite preporučeno vrijeme predgrijavanja proizvođača i rezultate ponovljenih ekstrakcija.

U Mahini espresso možete piti sam ili kao veganski affogato, preliven preko biljnog sladoleda.