Em 2018, nos deparamos com as primeiras máquinas de espresso com aquecedores de filme espesso. Em 2024, a tecnologia do aquecedor de filme espesso como Flow Through Heater, Fast Through Heater ou ThermoJet chegou ao mercado de máquinas de espresso e Kaffeemacher. Os aquecedores de filme espesso não apenas superaram o termoblock em termos de desempenho e flexibilidade, mas estão cada vez mais pressionando os fabricantes de máquinas de espresso tradicionais com caldeira.
Em 2018, testamos a Sage Bambino do fabricante australiano Breville, que opera na Europa sob o nome Sage Appliances. A máquina era impressionantemente rápida para atingir a temperatura, mas deixava a desejar em termos de constância de temperatura. Pouco depois, a Sage Barista Pro também chegou à nossa bancada de testes e, a partir daí, ficou claro: o potencial dos aquecedores de filme espesso é enorme.
Ambas as máquinas foram equipadas com um aquecedor de filme espesso da empresa holandesa Ferro Techniek. Enquanto a Sage introduziu seus "aquecedores de filme espesso" com o nome de marketing trendy "ThermoJet", os elementos de aquecimento são chamados de Flow Through Heater pelo próprio fabricante. Como o "Flow Through Heater" funciona, em quais máquinas ele agora aparece e o que isso significa para o mercado é o tema deste artigo.
Maro, Zuriga, Sage e cia.
O que têm em comum Maro, Zuriga Generation 2 e Unica com Sage Bambino e Sage Barista Pro? Eles compartilham uma tecnologia de aquecimento, o aquecedor de filme espesso. E eles estão em boa companhia. Pois a Tone máquina de café filtro, a Aiden Precision Coffee Maker ou o sistema de leite ETNA também apostam no aquecedor de filme espesso. A lista de fabricantes que usam aquecedores de filme espesso da Ferro em breve será complementada por duas máquinas de espresso inovadoras: Roxy Espresso e nunc.
Ferro Techniek
Que história de sucesso impressionante a empresa holandesa de Gaanderen em Gelderland pode apresentar. A empresa é especializada em elementos de aquecimento de filme espesso que são impressos em substratos metálicos e oferece soluções personalizadas para diferentes setores. A Ferro faz parte do Grupo Otter Control e produz na Holanda, Hungria, Reino Unido, China e no sul da China em conjunto com a Otter. A sede em Gaanderen tem cerca de 50 funcionários, com mais 80 em Budapeste na Ferro Electronics. O Grupo Otter tem aproximadamente 1.500 funcionários em todo o mundo.
A história do Flow Through Heater da Ferro ganhou velocidade em 2013. O fabricante montou um "kit de desenvolvimento" que continha tudo o que era necessário para construir aplicações de protótipos. Parte do kit era, além do FTH MK2, uma bomba, um medidor de fluxo e uma placa de controle. Este kit foi encomendado por cerca de 100 empresas.
É interessante notar que a Ferro já desenvolveu em 2007 uma versão mais antiga do FTH, o chamado "FTH MK1". No entanto, este podia processar no máximo 2,5 bar de pressão e por isso era usado em máquinas com cápsulas. Para fazer espresso, são necessários padrões de pressão de até 15 bar dependendo da bomba.
O "FTH MK2", que é adequado para espresso e também pode gerar vapor para espumar leite, foi finalizado em 2010 como prova de princípio. A produção do FTH foi então aumentada em 2015, sendo Sage/Breville um movimento crucial para a história de sucesso do aquecedor de filme espesso.
Protocolo de medição de corrente registrado por nós do Maro Model 1.
Quais são os pontos fortes do aquecedor de filme espesso?
O aquecedor de filme espesso tem várias vantagens em relação às caldeiras e também aos sistemas de termoblock.
Tempos de aquecimento rápidos:
A pequena massa térmica do FTH permite tempos de aquecimento extremamente rápidos, pois apenas uma pequena quantidade de água precisa ser aquecida. O Maro Model 1, por exemplo, leva apenas 4 minutos para atingir a temperatura operacional. A Zuriga E2 Generation 2 aquece até em apenas 2 minutos. O aquecedor de filme espesso está sempre pronto ainda mais rápido. São os elementos térmicos mais lentos – como o porta-filtro – que ficam atrás do Flow Through Heater.
Eficiência energética:
Os sistemas FTH são mais eficientes em energia do que as caldeiras porque aquecem conforme necessário. Isso evita desperdício de energia mantendo grandes quantidades de água aquecida. A Zuriga E2 Generation 2 atinge um valor máximo de 0,058 kWh em 5 extrações duplas de espresso incluindo tempo de aquecimento. O Maro Model 1, Sage Bambino e cia. são igualmente eficientes. Para comparação: muitas máquinas de espresso com caldeira usam 0,2 a 0,5 kWh para 5 extrações de espresso incluindo tempo de aquecimento.
Controle preciso de temperatura:
O formato plano e a transferência de calor direta do FTH permitem um controle muito preciso e rápido da temperatura da água. Isso é essencial para a extração de espresso, pois flutuações de temperatura podem afetar negativamente o sabor do café. O Maro Model 1 estabelece novos padrões aqui e, após apenas 4 minutos, já está entre as três máquinas de espresso mais precisas em termos de estabilidade de temperatura que já medimos. Essa comparação se sustenta com caldeiras que foram aquecidas por um longo período e atingiram seu equilíbrio térmico. É interessante que o ajuste rápido de temperatura para cima e para baixo seja possível. Nas máquinas de espresso com caldeira, o resfriamento em particular é demorado devido à alta massa térmica.
O FTH é equipado por padrão com um sensor NTC que mede a temperatura no canal de água.
Picos de desempenho sob ação de temperatura:
Ao gerar vapor, revela-se o verdadeiro potencial dos aquecedores de filme espesso. Em poucos segundos, os aquecedores estão prontos para uso.
Adequação de frequência:
O desempenho da máquina de espresso Maro com seu FTH de 2300 watts mostra que a tecnologia é, em princípio, adequada também para uso comercial. Não observamos nenhuma perda de desempenho nem no protocolo de temperatura WBC nem ao espumar.
Design compacto:
O tamanho pequeno e o formato plano do FTH permitem o desenvolvimento de máquinas de espresso mais compactas ou a integração do FTH no grupo de água, por exemplo, para aquecer o porta-filtro. A Ferro tem um aquecedor de filme espesso plano de 60W especificamente para o grupo, que pode ser integrado ao grupo de água da máquina de espresso com porta-filtro.
Sem tempo de espera para temperatura:
O aquecedor de filme espesso está pronto para uso imediato. Praticamente não necessita de tempo de pré-aquecimento. São os outros componentes, como o porta-filtro, tubos de canalização e grupo de água, que precisam primeiro atingir a temperatura.
Menos calcário:
A Ferro afirma que há menos formação de calcário no aquecedor de filme espesso. Os motivos poderiam ser que nenhuma água parada permanece no aquecedor de filme espesso. Uma descalcificação independente do aquecedor de filme espesso é, em qualquer caso, possível – ao contrário de muitas máquinas de espresso com caldeira.
Como funcionam os aquecedores de filme espesso?
A água a ser aquecida geralmente flui através de um canal integrado ao substrato do aquecedor de filme espesso. Este canal pode ter várias formas para otimizar o fluxo de água e maximizar a transferência de calor.
Aqui estão alguns pontos importantes sobre a construção do canal:
- Material: O canal geralmente é feito do mesmo material que o substrato, tipicamente aço inoxidável.
- Forma: O canal pode ter uma forma de tubo simples ou geometrias mais complexas para influenciar o fluxo de água e criar turbulência.
- Integração: O canal é integrado ao substrato através de processos de fabricação especiais, como estampagem profunda.
- Vedação: Após a fabricação do canal, as entradas e saídas são vedadas para evitar vazamentos de água.
- Conexão: As entradas e saídas do canal são conectadas aos suprimentos e drenos de água do dispositivo em que o FTH é utilizado.
Através da integração do canal no substrato do FTH, garante-se uma transferência de calor direta e eficiente do elemento de aquecimento para a água. A forma do canal pode ser projetada para otimizar a velocidade de fluxo e a turbulência da água, contribuindo para um aquecimento mais rápido e uniforme.
Integração e controle de sensores de temperatura
Já testamos muitas das máquinas de espresso mencionadas acima quanto à sua estabilidade de temperatura. Enquanto alguns fabricantes alcançam temperaturas muito precisas, as temperaturas de outros flutuam bastante. O aquecedor de filme espesso permite um controle muito preciso e medição da temperatura. No entanto, um loop de controle muito bom é necessário para se chegar a temperaturas precisas.
A integração de sensores de temperatura e o controle preciso associado são aspectos cruciais para o funcionamento ideal dos aquecedores de filme espesso (FTH). Eles permitem monitoramento preciso da temperatura e ajuste dinâmico da potência de aquecimento para manter a temperatura desejada consistentemente.
Por padrão, um sensor de temperatura NTC é instalado no canal de água para capturar a temperatura da água em fluxo com o máximo de precisão possível. Existem várias opções de posicionamento. Este método oferece a maior precisão, mas requer encapsulamento à prova d'água do sensor.
Alternativamente, o sensor pode ser colocado na superfície do substrato perto do canal. Este método é mais simples de implementar, mas pode resultar em menor precisão de medição.
Para controlar a potência de aquecimento, é utilizado um loop de realimentação que compara os valores medidos do sensor de temperatura com o valor definido e ajusta a potência de aquecimento do FTH de acordo.
Os sistemas FTH modernos frequentemente usam microcontroladores para assumir o controle. Estes permitem controle de alta precisão e flexível da potência de aquecimento dependendo de vários parâmetros, como:
- Temperatura da água: O microcontrolador monitora a temperatura da água no canal de aquecimento e ajusta a potência de aquecimento do FTH de forma que a temperatura desejada seja alcançada e mantida.
- Velocidade de fluxo da água: Em algumas aplicações, como em máquinas de café, a velocidade de fluxo da água pode variar. O microcontrolador leva em conta essas flutuações e ajusta a potência de aquecimento adequadamente para garantir a temperatura de saída desejada.
- Controle dependente do tempo: Em algumas aplicações, pode ser necessário variar a temperatura da água durante um período específico. O microcontrolador pode controlar esses perfis de temperatura dependentes do tempo com precisão, por exemplo, para criar condições de extração ideais para diferentes tipos de café.
A integração de sensores de temperatura e o controle baseado em microcontrolador permitem regulação de temperatura de alta precisão e flexível em sistemas FTH.
Isso torna esses sistemas uma solução ideal para aplicações que requerem aquecimento rápido e preciso de água ou outros líquidos, como em máquinas de café, chaleiras elétricas e processos industriais.
Sistemas diferentes, FTHs diferentes
Já nas máquinas de espresso que testamos, encontramos diferentes Flow-Through-Heaters da Ferro. Enquanto o Maro usa o elemento de 2300 watts mais potente possível em nosso circuito elétrico, o Sage Bambino funciona com o FTH II 1500 W. A Zuriga, por sua vez, usa um modelo de 1400 watts para geração de vapor e extração, bem como um modelo de 600 watts no grupo para aquecer o porta-filtro.
Desafios e perspectivas futuras
O controle preciso do FTH apresenta um desafio, pois ele reage muito rapidamente e podem ocorrer flutuações de temperatura se a regulação não for perfeitamente sintonizada. Diferentemente da caldeira, há quase nenhuma massa térmica que contribua para estabilizar a temperatura-alvo.
Isso requer sensores e técnicas de controle sofisticadas. Que isso nem sempre funciona, vemos especialmente em alguns modelos iniciais do fabricante Sage/Breville. O desempenho da Sage na integração da tecnologia em larga escala no mercado é altamente creditável. Enquanto nos primeiros modelos como Bambino e Barista Pro flutuações eram esperadas devido à nova aplicação da tecnologia, houve muito tempo para fazer passos de desenvolvimento. Nossos primeiros testes do Sage Oracle Jet, porém, sugerem que ainda há espaço para melhorias.
Enquanto isso, outros fabricantes como Zuriga e Maro demonstram qual enorme potencial existe na tecnologia de aquecedor de filme espesso para máquinas de espresso. A tecnologia é versátil e adequada para aquecer a água de extração, gerar vapor e para aquecer o grupo de água e o porta-filtro.
Acredito que com o aquecedor de filme espesso começou uma nova era no mercado de máquinas de espresso. Especialmente para máquinas de espresso para casa, o aquecedor de filme espesso oferece exclusivamente vantagens em relação aos sistemas de caldeira.
No contexto comercial, pode ser diferente, embora estejamos ansiosos para ver os primeiros usos de aquecedores de filme espesso lá. A Tone está trabalhando no desenvolvimento de uma máquina de espresso comercial com aquecedor de filme espesso, e também o desempenho do Maro é, em princípio, adequado para uso comercial. Falta apenas um conexão de água e drenagem. O desempenho dos aquecedores de filme espesso foi estável mesmo em alta frequência e durante a execução do protocolo WBC.
Máquinas com aquecedor de filme espesso
Esta lista será complementada. Se encontrarem outras máquinas com aquecedor de filme espesso, por favor escrevam nos comentários:
- 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 esclarecer)
- 2022/23: Tone máquina de café 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 leite ETNA
- Máquina de espresso Tone (protótipo apresentado na Host 2023. Início ainda incerto)
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
