Nel 2018 abbiamo incontrato le prime macchine per espresso con riscaldatori a film spesso. Nel 2024, la tecnologia del riscaldatore a film spesso come Flow Through Heater, Fast Through Heater o ThermoJet ha fatto il suo ingresso nel mercato delle macchine per espresso e dei Kaffeemacher. I riscaldatori a film spesso non solo hanno superato il termoblock in termini di prestazioni e flessibilità, ma stanno anche creando sempre più pressione sui produttori di tradizionali macchine per espresso con caldaia.
Nel 2018 abbiamo testato la Sage Bambino del produttore australiano Breville, che in Europa opera con il nome Sage Appliances. La macchina era incredibilmente veloce nel raggiungere la temperatura, ma lasciava a desiderare in termini di stabilità della temperatura. Poco dopo, la Sage Barista Pro è arrivata sul nostro banco di prova e da quel momento è diventato chiaro: il potenziale dei riscaldatori a film spesso è enorme.
Entrambe le macchine erano equipaggiate con un riscaldatore a film spesso dell'azienda olandese Ferro Techniek. Mentre Sage ha introdotto i suoi "riscaldatori a film spesso" con il nome di marketing di tendenza "ThermoJet", gli elementi riscaldanti sono chiamati dal produttore stesso Flow Through Heater. Come funziona il "Flow Through Heater", in quali macchine è presente al momento e cosa significa per il mercato è l'argomento di questo articolo.
Maro, Zuriga, Sage e altri
Cosa hanno in comune Maro, Zuriga Generation 2 e Unica con Sage Bambino e Sage Barista Pro? Condividono una tecnologia di riscaldamento, vale a dire il riscaldatore a film spesso. E sono in buona compagnia. Anche il Tone Filterkaffeemaschine, l'Aiden Precision Coffee Maker o il sistema di latte ETNA si affidano al riscaldatore a film spesso. L'elenco dei produttori che utilizzano riscaldatori a film spesso di Ferro sarà presto completato da due ulteriori innovative macchine per espresso: Roxy Espresso e nunc.
Ferro Techniek
Che incredibile storia di successo quella che l'azienda olandese di Gaanderen nella Gheldria può vantare. L'azienda è specializzata in elementi riscaldanti a film spesso stampati su substrati metallici e offre soluzioni su misura per diversi settori. Ferro fa parte della Otter Control Group e produce nei Paesi Bassi, Ungheria, Regno Unito, Cina e nel sud della Cina insieme a Otter. Nella sede principale di Gaanderen lavorano circa 50 dipendenti, altri 80 a Budapest presso Ferro Electronics. Il gruppo Otter impiega circa 1500 dipendenti in tutto il mondo.
La storia del Flow Through Heater di Ferro ha preso velocità nel 2013. Il produttore ha messo insieme un "kit di sviluppo" che conteneva tutto il necessario per costruire applicazioni prototipali. Il kit includeva quindi, oltre al FTH MK2, una pompa, un misuratore di portata e una scheda di controllo. Questo kit è stato ordinato da circa 100 aziende.
È interessante notare che Ferro ha già sviluppato nel 2007 una versione più vecchia dell'FTH, il cosiddetto "FTH MK1". Questo poteva però gestire un massimo di 2,5 bar di pressione ed è stato quindi utilizzato in macchine con cartucce. Per l'estrazione dell'espresso sono necessari standard di pressione fino a 15 bar a seconda della pompa.
L'"FTH MK2", adatto all'espresso e in grado di generare anche vapore per montare il latte, è stato completato nel 2010 come prova di principio. La produzione dell'FTH è stata poi accelerata nel 2015, con Sage/Breville che sarà centrale come primo innovatore nella storia di successo del riscaldatore a film spesso.
Protocollo di misurazione della corrente della Maro Model 1 registrato da noi.
Quali sono i punti di forza del riscaldatore a film spesso?
Il riscaldatore a film spesso ha diversi vantaggi rispetto alle caldaie e anche ai sistemi a termoblock.
Tempi di riscaldamento rapidi:
La bassa massa termica dell'FTH consente tempi di riscaldamento estremamente rapidi, poiché è necessario riscaldare solo una piccola quantità di acqua. Ad esempio, la Maro Model 1 ha bisogno di soli 4 minuti per raggiungere la temperatura operativa. La Zuriga E2 Generation 2 si riscalda addirittura in soli 2 minuti. Il riscaldatore a film spesso è ogni volta ancora più veloce a essere pronto. Sono gli elementi termici più pigri, come il portafiltro, che rimangono indietro rispetto al Flow Through Heater.
Efficienza energetica:
I sistemi FTH sono più efficienti energeticamente rispetto alle caldaie perché riscaldano secondo le necessità. Ciò evita gli sprechi di energia mantenendo grandi quantità di acqua al caldo. La Zuriga E2 Generation 2 raggiunge un valore di picco di 0,058 kWh per 5 doppi espresso incluso il tempo di riscaldamento. La Maro Model 1, la Sage Bambino e altri sono ugualmente efficienti. Per fare un paragone: molte macchine per espresso con caldaia utilizzano 0,2-0,5 kWh per 5 espresso incluso il tempo di riscaldamento.
Controllo preciso della temperatura:
La forma piatta e il trasferimento termico diretto dell'FTH consentono un controllo e una regolazione molto accurati e veloci della temperatura dell'acqua. Questo è di cruciale importanza per l'estrazione dell'espresso, poiché le fluttuazioni di temperatura possono influenzare negativamente il gusto del caffè. La Maro Model 1 stabilisce nuovi standard qui e già dopo 4 minuti rientra tra le tre macchine per espresso più precise in termini di stabilità della temperatura che abbiamo mai misurato. Questo confronto regge anche con le caldaie che sono state riscaldate per un lungo periodo e hanno raggiunto il loro equilibrio termico. È interessante che sia possibile un rapido adattamento della temperatura verso l'alto e verso il basso. Nelle macchine per espresso con caldaia, il raffreddamento è particolarmente lungo a causa dell'elevata massa termica.
L'FTH è standardmente equipaggiato con un sensore NTC che misura la temperatura nel canale dell'acqua.
Picchi di prestazione nell'esposizione al calore:
Nella generazione di vapore si mostra il vero potenziale dei riscaldatori a film spesso. Entro pochi secondi i riscaldatori sono pronti per l'uso.
Idoneità alla frequenza:
Le prestazioni della macchina per espresso Maro con il suo FTH da 2300 watt dimostrano che la tecnologia è in linea di principio adatta anche per la ristorazione. Non abbiamo riscontrato cali di prestazioni né con il protocollo di temperatura WBC né con la vaporizzazione.
Design compatto:
Le piccole dimensioni e la forma piatta dell'FTH consentono lo sviluppo di macchine per espresso più compatte o l'integrazione dell'FTH nel gruppo di erogazione, ad esempio per il riscaldamento del portafiltro. Ferro produce specificatamente per il gruppo un riscaldatore a film spesso piatto da 60W che può essere integrato nel gruppo di erogazione della macchina per espresso a portafiltro.
Senza tempo di attesa per la temperatura:
Il riscaldatore a film spesso è immediatamente pronto per l'uso. Non necessita praticamente di tempo di preriscaldamento. Sono gli altri componenti, come il portafiltro, i tubi di collegamento e il gruppo di erogazione, che devono prima essere riscaldati.
Meno calcare:
Ferro riferisce che si forma meno calcare nel riscaldatore a film spesso. I motivi potrebbero risiedere nel fatto che non rimane acqua stagnante nel riscaldatore a film spesso. In ogni caso, è possibile una decalcificazione indipendente del riscaldatore a film spesso, a differenza di molte macchine per espresso con caldaia.
Come funzionano i riscaldatori a film spesso?
L'acqua da riscaldare di solito scorre attraverso un canale integrato nel substrato del riscaldatore a film spesso. Questo canale può avere forme diverse per ottimizzare il flusso dell'acqua e massimizzare il trasferimento di calore.
Ecco alcuni punti importanti sulla costruzione del canale:
- Materiale: Il canale di solito è fatto dello stesso materiale del substrato, in genere acciaio inossidabile.
- Forma: Il canale può avere una forma di tubo semplice o geometrie più complesse per influenzare il flusso dell'acqua e generare turbolenze.
- Integrazione: Il canale viene integrato nel substrato attraverso processi di fabbricazione speciali, ad es. il deep drawing.
- Sigillatura: Dopo la fabbricazione del canale, gli ingressi e le uscite vengono sigillati per evitare perdite d'acqua.
- Connessione: Gli ingressi e le uscite del canale sono collegati alle linee di alimentazione e di scarico dell'acqua del dispositivo in cui viene utilizzato l'FTH.
Integrando il canale nel substrato dell'FTH, si garantisce un trasferimento di calore diretto ed efficiente dall'elemento riscaldante all'acqua. La forma del canale può essere progettata in modo che la velocità di flusso e le turbolenze dell'acqua siano ottimizzate, il che contribuisce a un riscaldamento più rapido e uniforme.
Integrazione e controllo dei sensori di temperatura
Abbiamo già testato molte delle macchine per espresso menzionate sopra per la loro stabilità di temperatura. Mentre alcuni produttori raggiungono temperature molto precise, la temperatura di altri oscilla molto. Il riscaldatore a film spesso consente un controllo molto preciso e la misurazione della temperatura. Tuttavia, è necessario un anello di controllo molto buono per raggiungere temperature precise.
L'integrazione dei sensori di temperatura e il conseguente controllo preciso sono aspetti decisivi per il funzionamento ottimale dei riscaldatori a film spesso (FTH). Consentono un monitoraggio accurato della temperatura e un adattamento dinamico della potenza di riscaldamento per mantenere costante la temperatura desiderata.
Standardmente un sensore di temperatura NTC è alloggiato nel canale dell'acqua per rilevare la temperatura dell'acqua in movimento nel modo più preciso possibile. Ci sono diverse possibilità di posizionamento. Questo metodo offre la massima precisione, ma richiede un'incapsulamento a tenuta d'acqua del sensore.
In alternativa, il sensore può essere montato sulla superficie del substrato vicino al canale. Questo metodo è più facile da realizzare, ma può portare a una minore precisione di misurazione.
Per controllare la potenza di riscaldamento si utilizza un anello di controllo che confronta i valori misurati dal sensore di temperatura con il valore nominale e adatta di conseguenza la potenza di riscaldamento dell'FTH.
I sistemi FTH moderni spesso utilizzano microcontroller per assumere il controllo. Questi consentono un controllo altamente preciso e flessibile della potenza di riscaldamento a seconda di vari parametri, come ad es.:
- Temperatura dell'acqua: Il microcontroller monitora la temperatura dell'acqua nel canale di riscaldamento e adatta la potenza di riscaldamento dell'FTH in modo che la temperatura desiderata sia raggiunta e mantenuta.
- Velocità di flusso dell'acqua: In alcune applicazioni, come ad es. nelle macchine da caffè, la velocità del flusso dell'acqua può variare. Il microcontroller tiene conto di queste fluttuazioni e adatta la potenza di riscaldamento di conseguenza per garantire la temperatura di uscita desiderata.
- Controllo dipendente dal tempo: In alcune applicazioni, potrebbe essere necessario variare la temperatura dell'acqua in un determinato periodo di tempo. Il microcontroller può controllare con precisione questi profili di temperatura dipendenti dal tempo per creare, ad esempio, condizioni di estrazione ottimali per diversi tipi di caffè.
L'integrazione dei sensori di temperatura e il controllo basato su microcontroller consentono un controllo della temperatura altamente preciso e flessibile nei sistemi FTH.
Questo rende questi sistemi una soluzione ideale per applicazioni che richiedono un riscaldamento veloce e accurato dell'acqua o di altri liquidi, come ad es. nelle macchine da caffè, nei bollitori e nei processi industriali.
Sistemi diversi, FTH diversi
Già nelle macchine per espresso che abbiamo testato abbiamo riscontrato diversi Flow-Through-Heater di Ferro. Mentre il Maro utilizza l'elemento più potente da 2300 watt possibile nel nostro circuito elettrico, la Sage Bambino si accontenta del FTH II 1500 W. La Zuriga invece utilizza un modello da 1400 watt per la generazione di vapore e l'erogazione, nonché un modello da 600 watt nel gruppo per il riscaldamento del portafiltro.
Sfide e prospettive future
Il controllo preciso dell'FTH rappresenta una sfida poiché reagisce molto rapidamente e possono verificarsi fluttuazioni di temperatura se il controllo non è ottimamente regolato. A differenza della caldaia, non c'è praticamente nessuna massa termica che contribuisca a stabilizzare la temperatura target.
Questo richiede una sensoristica sofisticata e una tecnica di controllo. Che questo non sia sempre possibile lo vediamo soprattutto in alcuni modelli precedenti del produttore Sage/Breville. Le prestazioni per l'integrazione della tecnologia nell'ampiezza del mercato sono molto da ascrivere a Sage. Mentre nei primi modelli come Bambino e Barista Pro le fluttuazioni erano prevedibili a causa della nuova applicazione della tecnologia, c'è stato molto tempo per fare passi avanti nello sviluppo. I nostri primi test dello Sage Oracle Jet suggeriscono che qui c'è ancora spazio per miglioramenti.
Nel frattempo, altri produttori come Zuriga e Maro dimostrano quale enorme potenziale risiede nella tecnologia del riscaldatore a film spesso per le macchine per espresso. La tecnologia è versatile e si presta sia per il riscaldamento dell'acqua di erogazione, la generazione di vapore che per il riscaldamento del gruppo di erogazione e del portafiltro.
Sono convinto che con il riscaldatore a film spesso è iniziata una nuova era nel mercato delle macchine per espresso. Soprattutto per le macchine per espresso per uso domestico, il riscaldatore a film spesso offre solo vantaggi rispetto ai sistemi con caldaia.
Nel contesto della ristorazione potrebbe essere diverso, anche se siamo curiosi di saperne di più sui primi utilizzi dei riscaldatori a film spesso lì. Tone sta lavorando allo sviluppo di una macchina per espresso da ristorazione con riscaldatore a film spesso, e anche le prestazioni del Maro sono in linea di principio adatte alla ristorazione. Alla macchina mancano solo un allacciamento dell'acqua e uno scarico. Le prestazioni dei riscaldatori a film spesso erano stabili anche ad alta frequenza e durante l'esecuzione del protocollo WBC.
Macchine con riscaldatori a film spesso
Questo elenco sarà integrato. Se trovate altre macchine con riscaldatori a film spesso, per favore scrivetelo nei commenti:
- 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, da verificare)
- 2022/23: Tone Filterkaffeemaschine
- 2024: Sage/Breville OracleJet
- 2024: Maro Model 1 - (FTH II 2300W)
- 2024: Aiden Precision Coffee Maker
- 2024: Zuriga Generation 2: (FTH II 1400W)
- ETNA Milchsystem
- Tone Espressomaschine (presentato come prototipo a Host 2023. Inizio ancora incerto)
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
