Dualboiler – Konzept

Die Brühtemperatur

Grundsätzlich gibt es eine Reihe guter technischer Umsetzungen die einer guten Espressomaschien zugrunde liegen können. Jede Variante hat seine spezifischen Stärken und wurde deswegen so vom Hersteller ausgewählt. Aus der Entwicklungszeit der Xenia mit ihrem speziellem Wärmetauscher (der einem Thermoblock sehr ähnlich ist) wissen wir aufgrund der vielen Messungen, dass es nicht leicht ist, ein System genau zu kontrollieren, das so dynamisch ist, wie eine Espressomaschine beim Bezug.

Die Temperatur während des Bezugs genau zu halten und Schwankungen auszugleichen, ist eine ziemliche Herausforderung, da die Flussgeschwindigkeit relativ hoch ist und dann auch noch variiert. Die Flussgeschwindigkeit ist ein wesentlicher Faktor, der dafür verantwortlich ist, wieviel Wärme das Wasser aufnimmt. Da sie sich während des Bezugs verändert, hat sie natürlich keinen fixen Wert. Sie ist beispielsweise höher, bis das Wasser auf das Kaffeemehl trifft und wird dann durch den sich im Sieb entwickelnden Widerstand niedriger. Zweitens variiert sie in Abhängigkeit vom eingesetzten Sieb: beim 2er-Sieb ist sie im Vergleich zum 1er-.Sieb doppelt so hoch. Der dritte Faktor, der Einfluss auf die Flussgeschwindigkeit hat, ist der Mahlgrad und wie lange schon das Kaffeemehl oder Teile davon in der Mühle liegen, beinflusst ebenfalls den Bezug. Im Prinzip kann die Röstung selber auch noch eine Einflussgröße sein; denn helle Röstungen neigen zu unterschiedlicher Flussrate während des Bezuges.

Dazu kommt noch die Frage, wie man diese Schwankungen ausgleichen kann – wenn es überhaupt gelingt, sie schnell genug zu erfassen und zu reagieren. Wenn das kalte Wasser nämlich in den Thermoblock (oder Wärmetauscher) einströmt, wird es einen Teil des Thermoblocks auskühlen, so dass das folgende Wasser weniger erwärmt wird. Kann die Software nur den ganzen Thermoblock ein- oder ausschalten, dann wird man zwangsläufig zu Schwankungen durch die Steuerung kommen – trotz aller ausgefeilten Technik.

Natürlich gibt es Lösungsansätze. Bei dem 2-Kreiser der Xenia nutzen wir die Masse der Brühgruppe quasi als 2. Thermoblock und erreichen über einen Turbulator im Kanal eine Glättung der Temperatur. Versucht man das aber nur über Hard- und Software zu lösen, kann es ziemlich kompliziert bis unmöglich werden.

Um zu einem System zu kommen, das flexibel ist und die Temperatur zuverlässig während des Bezugs trotz aller Variablen halten kann, haben wir uns für den aufwändigeren Ansatz mit 2 Boilern entschieden. Dabei verfügt der relativ kleine Brühboiler über eine besondere Heizung, in deren Inneren das Wasser in den Boiler auf den Boden gepumpt wird. So wird es schon beheizt bevor in den Boiler gelangt und kann nicht zu großen Schwankungen der Temperatur im Bezug führen.

Der Dampfbezug

Was den verfügbaren Dampf zum Schäumen von Milch angeht, bietet ein System mit Boilern im Prinzip die gleichen Vorteile, die es beim Brühwasser hat.

Der Dampf ist beim Öffnen des Ventils bereits vorhanden und steht unmittelbar zur Verfügung und wird nicht über das tröpchenweise Einspritzen von Wasser in einen Thermoblock aufgebaut. Es geht nicht nur ruhiger zu, sondern der Dampf steht von Beginn an 100% zur Verfügung und der Dampf ist auch gut über die Ventilhebel dosierbar.

Ist der optionale Leistungsregler installiert, kann man den Druck über das Webinterface bis auf 2 bar erhöhen, was u.a. zu einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit führt und das verkürzt dann die Zeit, die es braucht, die Milch aufzuschäumen.

Ein System mit so vielen Vorteilen hat natürlich auch immer Herausforderungen, die zu lösen sind. Das ist natürlich auch bei der Dualboilerversion der Xenia so. Die speziellen Heizungen und die Steuereinheit sind kostenintensiv. Die Software und Firmware waren aufwändig in der Erstellung (Stand Anfang 2023: ca 40.000 Zeilen Programmcode).

Die Software sehr flexibel ausgelegt und kann viele Aufgaben und Anforderungen für verschiedene Maschinentypen in der Zukunft erfüllen. So fließt sie nur mit einem sehr kleinen Betrag in die Gesamtkosten ein. Bei den hochpreisigen Teilen (wie Boiler und Heizungen) erreichen wir ein erträgliches Kostenniveau durch den Einkauf entsprechend hoher Stückzahlen.

Natürlich kostet es tendenziell auch mehr Energie, zwei Boiler auf Temperatur zu bringen als einen oder zwei Thermoblöcke.

Jedoch kann dieser Nachteil deutlich abgemildert werden. Beide Boiler verfügen über ein gute Isolierung, die auch das Nutzerverhalten positiv beinflussen kann. Eine Maschine, die sowieso schon schnell startet und die nach dem Ausschalten noch relativ lange die Wärme hält, ist bei einem erneuten Einschalten auch wieder schnell betriebsbereit. So ist man ganz automatisch nicht versucht, die Maschine bis zum nächsten Bezug einfach durchlaufen zu lassen oder verfrüht einzuschalten. Unterstützt wird dies durch die integrierten Einschalttimer mit zwei Schaltvorgängen pro Tag, die sogar für den Start mit oder ohne Dampfkessel programmiert werden können.

Eine Besonderheit ist, dass Sie die Maschine mit oder ohne Dampfkessel spontan aus der Ferne über VPN und das Webinterface starten können, sodass sie bei Ihrer Ankunft gerade erst aufgewärmt ist.

Die Produktion hat im Januar 2023 begonnen. Die Messungen und Tests zeigen, dass das System sehr leistungsfähig ist. Wie man an den Messkurven sehen kann, funktioniert die Einstellung und das Halten der eingestellten Temperaturen ziemlich gut – insbesondere die Brühgruppe verändert sich praktisch überhaupt nicht während des Bezuges – was heißt, dass das Wasser aus dem Boiler genau temperiert wird. Die Gruppe selber braucht nicht nachzuheizen oder nur in geringem Umfang mit einer stark gedrosselten Leistung.

Parallel dazu zeigt das aufgezeichnte Druckprofil beim Bezug einen langsamer Anstieg und einen noch langsamerer Abfall. Die Steuerung hierzu erfolgt über ein spezielles Script.