Давление и напор

Давление и напор

By Arno Holschuh, Bellwether Coffee

Арно Хольшу

Каждый раз, когда вас вызывают починить эспрессо-кофеварку, потому что «она перестала делать кофе», вы оказываетесь в мире динамики жидкостей. Конечно, совсем не обязательно получать степень в механике, чтобы очистить засор в раздаточной группе или заменить насос, однако, в обоих случаях вы столкнетесь с проблемой, которая связана с давлением и потоком жидкости – двумя краеугольными камнями динамики жидкостей. Экстракция эспрессо напрямую зависит от обоих. Мощность потока через таблетку определяет время контакта воды с кофе и поэтому влияет на степень экстракции. А без давления нет эспрессо: густой, быстрый напиток, покрытый плотной смесью из масел и пенкой, которую мы называем крема.  В процессе темперовки кофе тонкого помола получается «таблетка», трудно проницаемая для воды; плотность «таблетки» позволяет нарастить давление, что помогает экстракции масел из кофе. И здесь понятно, что ограничение потока воды в эспрессо-кофеварке используется для получения желаемого давления.

Сначала необходима небольшая предварительная инфузия (предсмачивание). Идея состоит в том, чтобы подвергнуть кофе воздействию небольшого количества воды (пара) за короткий период времени, во время которого таблетка набухнет и пропитается водой, как в капельной кофеварке. Затем, когда кофе «готов», машина дает полное давление в 9 бар для надлежащей экстракции. Концепция предварительной инфузии («предсмачивание») впервые применялась в полуавтоматических кофемашинах, в которых «таблетка» первоначально подвергалась воздействию давления из бойлера (например, 1,5 бар) до того, как поршень подавал более высокое давление (11 бар, постепенно снижая до 7-9 бар к концу процесса). В таких кофемашинах использовались две независимые системы подачи давления.

А теперь поговорим об ограничениях потока воды в эспрессо-системах (часто называемых жиклерами). В таких системах предсмачивание достигается за счет снижения напора воды через таблетку, а получение давления в 9 бар занимает дольше времени. Это процесс напоминает накачивание колеса до давления в 35 фунт/кв.дюйм через насадку размером с булавочную головку. Когда вы накачаете до 35 фунт/кв.дюйм? Когда озвереете от сидения на обочине дороги. Использовать ограничение потока воды для контроля давления можно и более сложным способом: в настоящее время распространен тип ручных рожковых групп, которые позволяют бариста варьировать напор потока воды, открывая и закрывая клапаны в центре группы.

Этот процесс полон неожиданностей, так как давление не находится в прямой линейной зависимости от размера отверстия в ограничителе потока. Небольшое открытие клапана может привести к резкому усилению потока, что позволит выровнять давление по обеим сторонам клапана. Вы видели этот процесс в действии, если когда-либо готовили кофе в ручной рожковой машине и замечали, что поворот рычага на несколько градусов резко повышает выходное давление. Системы, в которых давление контролируется ограничением напора, очень капризные.

Еще более сложный способ варьирования потока и давления воды возможен с использованием регулируемого насоса, как в кофемашине La Marzocco Strada EP. В этом аппарате электрический датчик давления сообщает текущую величину давления электронному блоку машины, который сравнивает ее с профилем, используемым бариса, и регулирует скорость работы насоса этой группы для достижения желаемого результата.

Существует еще один способ контроля давления: использование пружинного клапана. Возьмем, к примеру, расширительный клапан. Это довольно мощная пружина, обычно поддающаяся давлению не менее 12 бар. При приложении силы в 12 бар, пружина слегка сжимается и выпускает несколько капель воды, что снижает давление лишь чуть ниже 12 бар (и затем закрывается).

Такой элементарно-устроенный пружинный клапан также очень востребован для мягкой предварительной инфузии, хотя и не позволяет управлять потоком. «Старомодные» пред-инфузионные клапаны, популярные уже десятилетия, до сих пор используются в полупрофессиональных машинах Kees van der Westen’s Speedster; эти клапаны превосходно «поглощают» первоначальное давление насоса, действуя подобно амортизаторам в подвеске автомобиля; только, когда клапан полностью открывается, на таблетку подается давление в полные 9 бар.

Есть еще одна тема для обсуждения, и, к сожалению, это не еще один классный пример из области механики. Падение давления происходит, когда рабочая жидкость, например, вода проталкивается давлением по трубе от точки А до точки Б. Даже в прямом отрезке медной трубки сила трения немного замедляет поток молекул воды и снижает давление. В каком-то смысле, это похоже на ручное снижение давления с помощью одного из вышеприведенных способов. Однако в этом случае точная регулировка давления невозможна.

Наиболее часто это происходит так: вы устанавливаете величину давления на 9 бар (например, используя пружинный перепускной клапан на насосе для регулировки давления). Однако, 9 бар на датчике не означает, что на группу поступает 9 бар. Если датчик установлен в систему  раздачи эспрессо значительно «выше» группы, он может показать бОльшую величину, чем та, которая реально подается на группу, так как давление воды спадает по мере ее продвижения от точки измерения до точки раздачи. А иногда датчик показывает меньшее значение, так как производитель кофемашины использовал слишком тонкую медную трубку для подсоединения системы раздачи к датчику.

В общем, единственный способ точно знать давление в группе возможно только, если измерять его непосредственно в группе, используя инструмент, обладающий примерно такой же пропускной способностью, что и таблетка кофе. Самый лучший и оригинальный из них – это Scace, названный по имени его изобретателя и одного из святых-покровителей механики эспрессо, Грегори Скейса (Gregory Scace). Хотя это приспособление недешево, оно оказывается бесценным, если вы хотите настроить эспрессо кофемашину наилучшим образом. А это, в конечном счете, и есть наша задача: оказать поддержку тем, кто работает в индустрии кофе, чтобы их напиток был самым лучшим из всех.

p.s.

Специалисты нашего сервисного центр всегда готовы прийти на помощь к вам и к вашей кофемашине.

Мы знаем о кофемашинах ВСЁ!
Мы являемся последней инстанцией в череде ваших путешествий по сервисным центрам нашего города!

Капитальный ремонт профессиональных кофемашин.
———————————————————————
Дорого, качественно.
——————————————————————–
Реставрация корпусных частей, сварка, пайка, покраска.
Все запчасти в наличии!
На время ремонта ставим кофемашину на подмену.
Ремонт кофемолок.
– замена жерновов
– чистка внутренних полостей
– замена пружин, ручек, звёздочек

Ремонт профессиональных кофемашин:
– диагностика кофемашины
– замена сеток группы
– замена уплотнителей группы
– замена рассекателей группы
– замена реле давления
– замена флоуметра (расходомера)
– пайка медных трубок или замена на PTFE
– замена манометра
– замена ТЭН’а
– замена обратного клапана
– замена аварийного клапана
– замена клапана избыточного давления
– замена катушек электромагнитного клапана
– замена сердечника клапана
– замена трехходового клапана в сборе
– замена двухходового клапана в сборе
– полировка корпусных частей из нержавеющей стали
– замена наливного/сливного шлангов
– замена манометра
– декальцинация бойлера и гидросистемы современными эффективными средствами
– переборка крана пара
– переборка крана горячей воды
– замена объемных насосов
– замена вибрационных насосов

Ремонт электроники, плат управления, кнопочных мембран и панелей.

Настройка параметров кофемашины:
– настройка давления бойлера
– настройка давления пролива
– настройка потока подбором жиклеров
– настройка температуры пролива (воды в теплообменнике)
– программирование доз

Мы знаем о кофемашинах ВСЁ!

В наличии ЗИП на LaCimbali, Casadio, Nuova Simonelli, Marzocco, Mazzer и т.д.

Звоните, приодите: