En 2018 nos encontramos con las primeras máquinas de espresso con calentadores de película gruesa. En 2024, la tecnología del calentador de película gruesa como Flow Through Heater, Fast Through Heater o ThermoJet ha llegado al mercado de máquinas de espresso y Kaffeemacher. Los calentadores de película gruesa no solo han superado al termoblock en rendimiento y flexibilidad, sino que están ejerciendo cada vez más presión sobre los fabricantes de máquinas de espresso tradicionales con caldera.
En 2018 probamos la Sage Bambino del fabricante australiano Breville, que opera en Europa bajo el nombre de Sage Appliances. La máquina se calentaba sorprendentemente rápido, pero dejaba mucho que desear en cuanto a la constancia de temperatura. Poco después, la Sage Barista Pro también llegó a nuestro banco de pruebas y esto dejó claro: el potencial de los calentadores de película gruesa es enorme.
Ambas máquinas estaban equipadas con un calentador de película gruesa de la empresa holandesa Ferro Techniek. Mientras que Sage introdujo sus "calentadores de película gruesa" con el nombre de marketing moderno "ThermoJet", el fabricante mismo llama a los elementos calefactores Flow Through Heater. Cómo funciona el "Flow Through Heater", en qué máquinas está presente ahora y qué significa esto para el mercado es el tema de este artículo.
Maro, Zuriga, Sage y compañía
¿Qué tienen en común Maro, Zuriga Generation 2 y Unica con Sage Bambino y Sage Barista Pro? Comparten una tecnología de calefacción: el calentador de película gruesa. Y están en buena compañía. Porque también la Tone cafetera de filtro, la Aiden Precision Coffee Maker o el sistema de leche ETNA utilizan el calentador de película gruesa. La lista de fabricantes que confían en los calentadores de película gruesa de Ferro pronto se ampliará con dos máquinas de espresso más innovadoras: Roxy Espresso y nunc.
Ferro Techniek
Qué historia de éxito extraordinaria es la que puede exhibir esta empresa holandesa de Gaanderen en Güeldres. La empresa se especializa en elementos calefactores de película gruesa que se imprimen en sustratos metálicos y ofrece soluciones personalizadas para diferentes industrias. Ferro es parte del Grupo Otter Control y produce en los Países Bajos, Hungría, Reino Unido, China y el sur de China junto con Otter. En la sede principal de Gaanderen trabajan alrededor de 50 empleados, otros 80 en Budapest en Ferro Electronics. El Grupo Otter tiene aproximadamente 1500 empleados en todo el mundo.
La historia del Flow Through Heater de Ferro ganó velocidad en 2013. El fabricante reunió un "kit de desarrollo" que contenía todo lo necesario para construir aplicaciones prototipo. El kit incluía el FTH MK2, así como una bomba, un medidor de flujo y una placa de control. Este kit fue encargado por alrededor de 100 empresas.
Lo interesante es que Ferro ya desarrolló en 2007 una versión anterior del FTH, el llamado "FTH MK1". Sin embargo, este solo podía soportar un máximo de 2,5 bar de presión y por lo tanto se utilizaba en máquinas con cápsulas. Para preparar espresso se requieren estándares de presión de hasta 15 bar dependiendo de la bomba.
El "FTH MK2", que es adecuado para espresso y también puede generar vapor para espumar leche, fue completado como prueba de concepto en 2010. La producción del FTH se aumentó en 2015, siendo Sage/Breville un factor central como primer adoptante en la historia de éxito del calentador de película gruesa.
Protocolo de medición de corriente registrado por nosotros de la Maro Model 1.
¿Cuáles son las fortalezas del calentador de película gruesa?
El calentador de película gruesa tiene varias ventajas sobre las calderas y también sistemas de termoblock.
Tiempos de calentamiento rápidos:
La pequeña masa térmica del FTH permite tiempos de calentamiento extremadamente rápidos, ya que solo necesita calentarse una pequeña cantidad de agua. Por ejemplo, la Maro Model 1 solo necesita 4 minutos para alcanzar la temperatura de operación. La Zuriga E2 Generation 2 se calienta en solo 2 minutos. El calentador de película gruesa está listo aún más rápido. Son los elementos térmicos más lentos, como el portafiltros, los que se quedan rezagados detrás del Flow Through Heater.
Eficiencia energética:
Los sistemas FTH son más eficientes energéticamente que las calderas porque calientan según sea necesario. Esto evita el desperdicio de energía al mantener calientes grandes cantidades de agua. La Zuriga E2 Generation 2 logra un valor máximo de 0,058 kWh en 5 extracciones de espresso doble incluyendo tiempo de calentamiento. La Maro Model 1, Sage Bambino y similares son igualmente eficientes. Para comparación: muchas máquinas de espresso con caldera usan 0,2 a 0,5 kWh para 5 extracciones de espresso incluyendo tiempo de calentamiento.
Control de temperatura preciso:
La forma plana y la transferencia de calor directa del FTH permiten una regulación muy precisa y rápida de la temperatura del agua. Esto es crucial para la extracción de espresso, ya que las fluctuaciones de temperatura pueden afectar negativamente el sabor del café. La Maro Model 1 establece nuevos estándares aquí y después de solo 4 minutos ya se encuentra entre las tres máquinas de espresso más precisas en términos de estabilidad de temperatura que jamás hemos medido. Esta comparación también se mantiene con calderas que se han calentado durante más tiempo y han alcanzado su equilibrio térmico. Lo interesante es que es posible una rápida adaptación de la temperatura tanto hacia arriba como hacia abajo. En máquinas de espresso con caldera, especialmente el enfriamiento es tedioso debido a la alta masa térmica.
El FTH está equipado de serie con un sensor NTC que mide la temperatura en el canal de agua.
Picos de rendimiento en la aplicación térmica:
Al generar vapor, se revela el verdadero potencial de los calentadores de película gruesa. En cuestión de segundos, los calentadores están listos para funcionar.
Idoneidad de frecuencia:
El rendimiento de la máquina de espresso Maro con su FTH de 2300 vatios muestra que la tecnología es en principio adecuada para uso comercial. No observamos pérdida de rendimiento ni con el protocolo de temperatura WBC ni al espumar.
Construcción compacta:
El pequeño tamaño y la forma plana del FTH permiten el desarrollo de máquinas de espresso más compactas o la integración del FTH en el grupo de preparación, por ejemplo para calentar el portafiltros. Ferro ofrece específicamente para el grupo un calentador de película gruesa plano de 60W que puede integrarse en el grupo de preparación de la máquina de espresso con portafiltros.
Sin tiempo de espera para la temperatura:
El calentador de película gruesa está listo para usar de inmediato. Prácticamente no necesita tiempo de precalentamiento. Son los otros componentes, como el portafiltros, las tuberías de conducción y el grupo de preparación, los que primero deben alcanzar la temperatura.
Menos cal:
Ferro indica que se produce menos formación de cal en el calentador de película gruesa. Las razones podrían ser que no hay agua estancada en el calentador de película gruesa. Un descalcificado independiente del calentador de película gruesa es definitivamente posible, a diferencia de muchas máquinas de espresso con caldera.
¿Cómo funcionan los calentadores de película gruesa?
El agua a calentar generalmente fluye a través de un canal que está integrado en el sustrato del calentador de película gruesa. Este canal puede tener varias formas para optimizar el flujo del agua y maximizar la transferencia de calor.
Aquí hay algunos puntos importantes sobre la construcción del canal:
- Material: El canal generalmente está hecho del mismo material que el sustrato, típicamente acero inoxidable.
- Forma: El canal puede tener una forma de tubo simple o geometrías más complejas para influir en el flujo de agua y crear turbulencia.
- Integración: El canal se integra en el sustrato mediante procesos de fabricación especiales, como el embutido profundo.
- Sellado: Después de fabricar el canal, las entradas y salidas se sellan para evitar fugas de agua.
- Conexión: Las entradas y salidas del canal se conectan con las tuberías de suministro y desagüe de agua del dispositivo en el que se utiliza el FTH.
Al integrar el canal en el sustrato del FTH, se garantiza una transferencia de calor directa y eficiente del elemento calefactor al agua. La forma del canal se puede diseñar para optimizar la velocidad de flujo y la turbulencia del agua, lo que contribuye a un calentamiento más rápido y uniforme.
Integración y control de sensores de temperatura
Ya hemos probado muchas de las máquinas de espresso mencionadas anteriormente para su estabilidad de temperatura. Mientras que algunos fabricantes logran temperaturas muy precisas, las temperaturas fluctúan mucho en otros. El calentador de película gruesa permite un control muy preciso y una medición de la temperatura. Sin embargo, se requiere un bucle de control muy bueno para lograr temperaturas precisas.
La integración de sensores de temperatura y el consiguiente control preciso son aspectos decisivos para el funcionamiento óptimo de los calentadores de película gruesa (FTH). Permiten un monitoreo preciso de la temperatura y un ajuste dinámico de la potencia de calefacción para mantener constantemente la temperatura deseada.
De forma estándar, un sensor de temperatura NTC está ubicado en el canal de agua para medir la temperatura del agua que fluye con la mayor precisión posible. Hay varias opciones de colocación. Este método ofrece la mayor precisión, pero requiere un encapsulado a prueba de agua del sensor.
Alternativamente, el sensor se puede colocar en la superficie del sustrato cerca del canal. Este método es más simple de implementar, pero puede resultar en una menor precisión de medición.
Para controlar la potencia de calefacción, se utiliza un bucle de control que compara los valores medidos del sensor de temperatura con el valor establecido y ajusta la potencia de calefacción del FTH en consecuencia.
Los sistemas FTH modernos a menudo utilizan microcontroladores para asumir el control. Estos permiten una regulación altamente precisa y flexible de la potencia de calefacción dependiendo de varios parámetros, como:
- Temperatura del agua: El microcontrolador monitorea la temperatura del agua en el canal de calefacción y ajusta la potencia de calefacción del FTH para que se alcance y mantenga la temperatura deseada.
- Velocidad de flujo del agua: En algunas aplicaciones, como máquinas de café, la velocidad de flujo del agua puede variar. El microcontrolador tiene en cuenta estas fluctuaciones y ajusta la potencia de calefacción en consecuencia para garantizar la temperatura de salida deseada.
- Control dependiente del tiempo: En algunas aplicaciones, puede ser necesario variar la temperatura del agua durante un período de tiempo específico. El microcontrolador puede controlar estos perfiles de temperatura dependientes del tiempo con precisión para crear, por ejemplo, condiciones óptimas de preparación para diferentes tipos de café.
La integración de sensores de temperatura y el control basado en microcontroladores permiten una regulación de temperatura altamente precisa y flexible en sistemas FTH.
Esto convierte a estos sistemas en una solución ideal para aplicaciones que requieren calentamiento rápido y preciso de agua u otros líquidos, como en máquinas de café, hervidores de agua y procesos industriales.
Diferentes sistemas, diferentes FTH
Ya en las máquinas de espresso que probamos, encontramos diferentes Flow-Through-Heater de Ferro. Mientras que Maro utiliza el elemento de 2300 vatios más potente posible en nuestro circuito eléctrico, Sage Bambino funciona con el FTH II 1500 W. Zuriga, por su parte, utiliza un modelo de 1400 vatios para generar vapor y preparación, así como un modelo de 600 vatios en el grupo para calentar el portafiltros.
Desafíos y perspectivas futuras
El control preciso del FTH presenta un desafío porque reacciona muy rápidamente y pueden ocurrir fluctuaciones de temperatura si la regulación no está perfectamente sincronizada. A diferencia de la caldera, hay casi ninguna masa térmica que contribuya a estabilizar la temperatura objetivo.
Esto requiere sensórica sofisticada y tecnología de regulación. El hecho de que esto no siempre se logre, lo vemos especialmente en algunos modelos tempranos del fabricante Sage/Breville. El desempeño de Sage en la integración de la tecnología en toda la amplitud del mercado merece mucho crédito. Mientras que en los primeros modelos como Bambino y Barista Pro las fluctuaciones eran esperadas debido a la nueva aplicación de la tecnología, hubo mucho tiempo para dar pasos de desarrollo. Sin embargo, nuestras primeras pruebas del Sage Oracle Jet sugieren que todavía hay margen de mejora.
Mientras tanto, otros fabricantes como Zuriga y Maro muestran el enorme potencial que tiene la tecnología de calentadores de película gruesa para máquinas de espresso. La tecnología es versátil y es adecuada tanto para calentar el agua de preparación, generar vapor como para calentar el grupo de preparación y el portafiltros.
Estoy convencido de que con el calentador de película gruesa ha comenzado una nueva era en el mercado de máquinas de espresso. Especialmente para máquinas de espresso para el hogar, el calentador de película gruesa ofrece únicamente ventajas sobre los sistemas de caldera.
En el contexto comercial puede ser diferente, aunque estamos ansiosos por ver los primeros usos de calentadores de película gruesa allí. Tone está trabajando en el desarrollo de una máquina de espresso comercial con calentador de película gruesa, y el rendimiento de Maro es en principio adecuado para el sector comercial. A la máquina solo le faltan una conexión de agua y un desagüe. El rendimiento de los calentadores de película gruesa fue estable incluso con alta frecuencia y durante la realización del protocolo WBC.
Máquinas con calentador de película gruesa
Esta lista se complementará. Si encontráis otras máquinas con calentador de película gruesa, por favor escribidlo en los comentarios:
- 2019: Sage/Breville Bambino (FTH II 2300W)
- 2018: Sage/Breville Bambino Plus (FTH II 2300W)
- 2020: Sage/Breville Barista Pro
- 2021: Sage/Breville Barista Touch
- 2022: Unica Pro (FTH II 1800W, a aclarar)
- 2022/23: Tone cafetera de filtro
- 2024: Sage/Breville OracleJet
- 2024: Maro Model 1 - (FTH II 2300W)
- 2024: Aiden Precision Coffee Maker
- 2024: Zuriga Generation 2: (FTH II 1400W)
- Sistema de leche ETNA
- Máquina de espresso Tone (prototipo presentado en Host 2023. Inicio aún incierto)
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
