Zweikreismaschinen: Unterschied zwischen den Versionen

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(Überhitzung)
 
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Als '''Zweikreismaschine''' wird eine Espressomaschine bezeichnet, in der zwei unterschiedlich temperierte Wasserkreise vorhanden sind: einer für Dampf und einer für den Kaffeebezug. Im Grunde genommen eine durchaus einleuchtende Trennung, denn für Espresso braucht man 90-96°C und für das Aufschäumen von Milch richtigen Dampf mit einer Temperatur von 110-130°C. Historisch betrachtet hat es allerdings bis 1961 gedauert, bis mit der FAEMA 61 eine Alternative zu den [[Handhebelmaschinen]] entwickelt wurde. Problematisch bis zu diesem Zeitpunkt war allein die Frage, wie man annähernd kochendes Wasser auf den notwendigen Brühdruck von 9 bar bringen kann. Die Lösung kam mit der Verfügbarkeit einer Hochdruckpumpe und der Idee, schlicht und ergreifend kaltes Wasser durch einen Boiler mit sehr heissem Wasser zu pumpen. Am Ausgang hat das Wasser dann die notwendige Brühtemperatur erreicht. Die Idee des [[Wärmeaustauscher|Wärmetauschers]] (engl. Heat Exchanger, HX) für Espressomaschinen war geboren. Vorteile dieses Systems sind Temperaturstabilität und gleichzeitig verfügbarer Dampf für das Aufschäumen von Milch. Ein kleiner Wermutstropfen ist die Überhitzung des Wassers für den Espressobezug bei Nichtbenutzung der Maschine. Kein Wunder, denn das Brühwasser steht in dem Wärmetauscher und nimmt somit über kurz oder lang die Temperatur des Dampfwassers an. Das ist in der Praxis aber auch kein Problem, lässt man das zu heisse Wasser einfach vor dem Espressobezug in die Abtropfschale ab.
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==Geschichte==
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Die ersten Zweikreismaschinen kamen 1961 mit der bekannten Faema [[E61]] auf den Markt. Hier wurde erstmals eine elektrische Hochdruckpumpe verwendet, statt den Druck mit einem Hebel zu erzeugen. Gleichzeitig wollte man auf überhitztes Brühwasser verzichten, weil dieses sonst erst durch eine massive Brühgruppe gekühlt werden müsste, die mit der Zeit ebenfalls überhitzt.
  
Diesem Nachteil tragen sogenannte [[Dualboilermaschine|Dualboiler]] Rechnung, sie haben zwei unabhängig beheizte Wasserkessel. Hier gibt es einen für Dampf und einen anderen für Espresso, geheizt auf die jeweilig angemessene Temperatur. Üblicherweise ist bei mehrgruppigen [[Gastromaschinen]] sogar je Brühgruppe eine "Espressoboiler" vorgesehen, um Temperaturschwankungen möglichst zu vermeiden.  
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==Prinzip==
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[[Bild:2kreis.png|thumb|200px|Zweikreissystem ohne Thermosyphon]]
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Zweikreiser besitzen zwei unterschiedlich temperierte Wasserkreise zur gleichzeitigen Produktion von Dampf und Brühwasser:
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===Kessel===
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Der erste ist der mit 110°C bis 130°C heißem Wasser gefüllte [[Boiler|Kessel]], in dem sich unter dem entstehenden Dampfdruck (1,0-1,4 Bar) ähnlich wie im Schnellkochtopf eine Dampfphase und eine Wasserphase entwickeln. Aus der Dampfphase lässt sich Dampf zum Milchschäumen entnehmen, aus der Wasserphase heißes Wasser, das jedoch zum Brühen von Espresso viel zu heiß ist.
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===Wärmetauscher===
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In den Kessel eingelassen ist der [[Wärmetauscher]], der die Form eines Rohres oder einer Kapsel haben kann. Mitunter finden sich auch nicht durchgehende Rohre, in denen das Wasser erst durch ein Injektorröhrchen auf die kesselzugewandte Seite transportiert wird.
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Die Pumpe fördert kaltes Frischwasser aus einem Tank oder der Wasserleitung durch den Wärmetauscher in den Brühkopf und damit zum Siebträger. Währenddessen wird es vom umgebenden Kesselwasser auf die benötigten 88-94°C erhitzt. Der Wärmetauscher ist so konstruiert, dass das Wasser bei der optimalen Durchflussrate genau solang im Wärmetauscher bleibt, bis es die passende Temperatur erreicht hat. Im anglo-amerikanischen Sprachraum werden diese Maschinen als "heat exchanger" (HX) bezeichnet.
  
Gleichgültig, ob das kalte Wasser durch einen Wärmetauscher oder durch einen Heizkessel gepumpt wird, es verbleibt nach dem Espressobezug ein hoher Druck auf dem Kaffeepuck, der ein Ausdrehen des Siebträgers unmittelbar nach dem Bezug zu einer unsauberen Sache werden lässt. Konsequenterweise verfügen besser ausgestatteten Maschinen über ein [[Magnetventil]], welches das unter Druck stehende restliche Brühwasser unmittelbar nach dem Abschalten der Pumpe in die Abtropfschale ablässt. Dann kann ohne Spritzgefahr der Siebträger für den nächsten Bezug entfernt und der Kaffeepuck mit einem leichten Schlag in den Ausschlagkasten befördert werden.  
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==Überhitzung==
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Dieses Konstruktionsprinzip hat allerdings eine neue Schwachstelle. Sobald der Bezug zu Ende ist, bleibt das Wasser im Wärmetauscher stehen und nimmt nach und nach die Kesseltemperatur an. Die Kunst der Ingenieure besteht darin, die [[Brühgruppe]] so zu modifizieren, dass ein thermisch Gleichgewicht ("therm. Equilibrium") entsteht. Dazu wird oft ein [[Thermosiphon]] eingesetzt, in dem das Wasser durch die thermische Dichteänderung durch den Wärmetauscher und den [[Brühkopf]] zirkuliert. Dabei wird der Kopf warmgehalten und der Wärmetauscher gekühlt. Zum anderen verbaut man massive Brühköpfe, die die überschüssige Hitze aufnehmen können und sich möglichst im gleichen Maße unterkühlen, wie der Wärmetauscher sich überhitzt. In der Praxis wird dieses Gleichgewicht oft an die zukünftigen Betriebsbedingungen der Maschine angepasst, d.h. Maschine, die für einen hohen Durchsatz konstruiert, halten die optimale Temperatur besser, wenn viele Bezüge gemacht werden während Maschinen für wenig Durchsatz sich im Stillstand besser einpendeln. In der Praxis ist die Handhabung der Temperaturkontrolle unproblematisch. Vor dem eigentlichen Bezug wird solange etwas Wasser abgelassen, bis dieses nicht mehr dampfend/sprotzelnd aus der Brühgruppe austritt. Dabei handelt es sich max. um den Inhalt des Wärmetauschers. Bei Haushaltmaschinen um ca. 1/2-1 Tasse Wasser bei langer Standdauer ohne Bezug. Da ohnehin zumeist die Tassen vorgewärmt werden müssen, ist dies ein in den Zubereitungsprozess leicht integrierbares Ritual.
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[[Dualboilermaschinen]] besitzen dagegen je einen unabhängig beheizten Dampf- und einen Brühwasserkessel und umgehen damit die Überhitzungsproblematik.  
  
Praktisch alle Gastrosysteme sind Zweikreiser da diese kontinuierlich Dampf liefern können während gleichzeitig gebrüht wird. Abgesehen von wenigen Ausnahmen sind Zweikreiser temperaturstabiler als Einkreiser.  
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Der Preisunterschied zwischen Zweikreismaschinen und Duallboilern wird immer kleiner, es gibt eine große Auswahl an verfügbaren [[Dualboilermaschine|Modellen]]. Dualboilermaschinen lassen sich sehr gut warten.
  
Nachteil der Zweikreismaschinen ist das schon angesprochene Überhitzen des Wassers im Wärmeaustauscher bei längeren Pausen zwischen den Bezügen, da das stehende Brühwasser die Temperatur des Wasserkessels annimmt. Dieses überhitzte Wasser muß vor dem nächsten Bezug entnommen werden um den Espresso nicht zu verbrennen. In der Praxis ist dies allerdings nicht sonderlich aufwendig oder störend, da die Wassermenge recht klein ist (je nach Maschine 50-100ml), und mit dem entnommenen Wasser die Tasse vorgewärmt werden kann. Ist die Maschine noch nicht vollständig betriebswarm, kann durch einen solchen Leerbezug auch der Siebträger "auf Temperatur" gebracht werden.  
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==Typen==
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Fast alle gastronomischen Espressomaschinen basieren heute auf diesem bald 50 Jahre alten Prinzip, das mit der [[Faema E61]] 1961 eingeführt wurde. Dabei findet man einerseits sog. '''Halbautomaten''', bei denen der Bezug von Hand gestartet und gestoppt werden muss, sowie '''Vollautomaten''', die den Bezug nach einer vorprogrammierten Wassermenge automatisch unterbrechen. Dieser Begriff überschneidet sich leider mit dem Kaffeevollautomaten, der selbstständig mahlt, dosiert und brüht. In der Gastronomie werden solche Geräte deswegen als Super(voll)automaten bezeichnet.
  
Zweikreismaschinen empfehlen sich für Espressoliebhaber die:
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==Heimanwendung==
* viele Bezüge pro Tag haben und folglich die Maschine den ganzen Tag geheizt haben wollen
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Für den Betrieb im Privathaushalt existieren nur semiautomatische und automatische Zweikreismaschinen, also solche mit Siebträger. Sie sind teurer als [[Einkreismaschinen]] der gleichen Qualitätsstufe, empfehlen sich aber gerade für solche Anwender, die häufig oder in großer Menge milchschaumhaltige Getränke zubereiten möchten. Im Gegensatz zum Einkreiser gibt es hier keine Wartezeiten durch Aufheizen und Entlüften zur Dampferzeugung. Außerdem wird immer Frischwasser zum Brühen verwendet, während ähnlich dampfstarke und temperaturkonstante Einkreiser und auch manche Haushalt-Dualboiler einen großen Brühkessel haben, in dem das Wasser demzufolge lange verweilt (und Metall-Ionen aufnehmen kann).
* häufig und in größeren Mengen Milchschaum produzieren möchten
 
* immer frisches Wasser für den Espressobezug bevorzugen
 
* keine Wartezeiten zwischen dem Wechsel von Dampf und Brühtemperatur abwarten wollen (siehe [[Einkreismaschinen|Einkreiser]])
 
  
[[Alphabetische Liste der Zweikreismaschinen]]
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==Siehe auch==
[[kategorie:Maschinen]]
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[[kategorie:Espressomaschinen]]
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'''[[Dualboilermaschinen]]'''
[[kategorie:Technik]]
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'''[[:Kategorie:Dualboilermaschinen|Alphabetische Liste der Dualboilermaschinen]]'''
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[[Kategorie:Zweikreismaschinen|!]]
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[[Kategorie:Technik]]

Aktuelle Version vom 18. August 2014, 14:38 Uhr

Geschichte

Die ersten Zweikreismaschinen kamen 1961 mit der bekannten Faema E61 auf den Markt. Hier wurde erstmals eine elektrische Hochdruckpumpe verwendet, statt den Druck mit einem Hebel zu erzeugen. Gleichzeitig wollte man auf überhitztes Brühwasser verzichten, weil dieses sonst erst durch eine massive Brühgruppe gekühlt werden müsste, die mit der Zeit ebenfalls überhitzt.

Prinzip

Zweikreissystem ohne Thermosyphon

Zweikreiser besitzen zwei unterschiedlich temperierte Wasserkreise zur gleichzeitigen Produktion von Dampf und Brühwasser:

Kessel

Der erste ist der mit 110°C bis 130°C heißem Wasser gefüllte Kessel, in dem sich unter dem entstehenden Dampfdruck (1,0-1,4 Bar) ähnlich wie im Schnellkochtopf eine Dampfphase und eine Wasserphase entwickeln. Aus der Dampfphase lässt sich Dampf zum Milchschäumen entnehmen, aus der Wasserphase heißes Wasser, das jedoch zum Brühen von Espresso viel zu heiß ist.

Wärmetauscher

In den Kessel eingelassen ist der Wärmetauscher, der die Form eines Rohres oder einer Kapsel haben kann. Mitunter finden sich auch nicht durchgehende Rohre, in denen das Wasser erst durch ein Injektorröhrchen auf die kesselzugewandte Seite transportiert wird. Die Pumpe fördert kaltes Frischwasser aus einem Tank oder der Wasserleitung durch den Wärmetauscher in den Brühkopf und damit zum Siebträger. Währenddessen wird es vom umgebenden Kesselwasser auf die benötigten 88-94°C erhitzt. Der Wärmetauscher ist so konstruiert, dass das Wasser bei der optimalen Durchflussrate genau solang im Wärmetauscher bleibt, bis es die passende Temperatur erreicht hat. Im anglo-amerikanischen Sprachraum werden diese Maschinen als "heat exchanger" (HX) bezeichnet.

Überhitzung

Dieses Konstruktionsprinzip hat allerdings eine neue Schwachstelle. Sobald der Bezug zu Ende ist, bleibt das Wasser im Wärmetauscher stehen und nimmt nach und nach die Kesseltemperatur an. Die Kunst der Ingenieure besteht darin, die Brühgruppe so zu modifizieren, dass ein thermisch Gleichgewicht ("therm. Equilibrium") entsteht. Dazu wird oft ein Thermosiphon eingesetzt, in dem das Wasser durch die thermische Dichteänderung durch den Wärmetauscher und den Brühkopf zirkuliert. Dabei wird der Kopf warmgehalten und der Wärmetauscher gekühlt. Zum anderen verbaut man massive Brühköpfe, die die überschüssige Hitze aufnehmen können und sich möglichst im gleichen Maße unterkühlen, wie der Wärmetauscher sich überhitzt. In der Praxis wird dieses Gleichgewicht oft an die zukünftigen Betriebsbedingungen der Maschine angepasst, d.h. Maschine, die für einen hohen Durchsatz konstruiert, halten die optimale Temperatur besser, wenn viele Bezüge gemacht werden während Maschinen für wenig Durchsatz sich im Stillstand besser einpendeln. In der Praxis ist die Handhabung der Temperaturkontrolle unproblematisch. Vor dem eigentlichen Bezug wird solange etwas Wasser abgelassen, bis dieses nicht mehr dampfend/sprotzelnd aus der Brühgruppe austritt. Dabei handelt es sich max. um den Inhalt des Wärmetauschers. Bei Haushaltmaschinen um ca. 1/2-1 Tasse Wasser bei langer Standdauer ohne Bezug. Da ohnehin zumeist die Tassen vorgewärmt werden müssen, ist dies ein in den Zubereitungsprozess leicht integrierbares Ritual. Dualboilermaschinen besitzen dagegen je einen unabhängig beheizten Dampf- und einen Brühwasserkessel und umgehen damit die Überhitzungsproblematik.

Der Preisunterschied zwischen Zweikreismaschinen und Duallboilern wird immer kleiner, es gibt eine große Auswahl an verfügbaren Modellen. Dualboilermaschinen lassen sich sehr gut warten.

Typen

Fast alle gastronomischen Espressomaschinen basieren heute auf diesem bald 50 Jahre alten Prinzip, das mit der Faema E61 1961 eingeführt wurde. Dabei findet man einerseits sog. Halbautomaten, bei denen der Bezug von Hand gestartet und gestoppt werden muss, sowie Vollautomaten, die den Bezug nach einer vorprogrammierten Wassermenge automatisch unterbrechen. Dieser Begriff überschneidet sich leider mit dem Kaffeevollautomaten, der selbstständig mahlt, dosiert und brüht. In der Gastronomie werden solche Geräte deswegen als Super(voll)automaten bezeichnet.

Heimanwendung

Für den Betrieb im Privathaushalt existieren nur semiautomatische und automatische Zweikreismaschinen, also solche mit Siebträger. Sie sind teurer als Einkreismaschinen der gleichen Qualitätsstufe, empfehlen sich aber gerade für solche Anwender, die häufig oder in großer Menge milchschaumhaltige Getränke zubereiten möchten. Im Gegensatz zum Einkreiser gibt es hier keine Wartezeiten durch Aufheizen und Entlüften zur Dampferzeugung. Außerdem wird immer Frischwasser zum Brühen verwendet, während ähnlich dampfstarke und temperaturkonstante Einkreiser und auch manche Haushalt-Dualboiler einen großen Brühkessel haben, in dem das Wasser demzufolge lange verweilt (und Metall-Ionen aufnehmen kann).

Siehe auch

Dualboilermaschinen

Alphabetische Liste der Dualboilermaschinen

Alphabetische Liste der Zweikreismaschinen