Kalte E61 2019
Konstruktion einer kalten Brühgruppe nach dem E61 Prinzip
Verfasser
Sebastian Bitzinger
Lorenz Fricke
Marinus Winhart
Einleitung
Die Espressomaschine „E61“ der Firma FAEMA kam 1961 (E61 – Eclipse 1961 nach der im gleichen Jahr stattfindenden Sonnenfinsternis) als erste halbautomatische Maschine, mit mehreren bahnbrechenden Neuerungen auf den Markt. Sie wird bis heute hauptsächlich im Bereich der Gastronomie genutzt und ist weltweit verbreitet. Die E61 zählte unter anderem zu den ersten Zweikreismaschinen mit integriertem Wärmetauscher, was zu hohen Durchlaufzeiten und somit zu hohen Arbeitsgeschwindigkeiten führt. Des Weiteren wird für die Kaffeeerzeugung statt Kesselwasser erhitztes Frischwasser genutzt, welches vorher über einen regenerierbaren Entkalker geführt wird. Auch die außenliegende, ca. 6 Kilo schwere verchromte Brühgruppe, ist ein charakteristisches Merkmal und sorgt für den gewissen Wiedererkennungswert. Das erwähnte Heißwasser zirkuliert dauerhaft in der Brühgruppe, was somit für eine konstante Beheizung sorgt. Ebenfalls wird dem Nutzer durch entsprechende Expansionshohlräume eine variable Preinfusionszeit geboten, was für eine Vorbrühung des Kaffeepulvers bei niedrigem Druck sorgt. Durch die Vorbrühung wird das Kaffeepulver durchtränkt was ihm Zeit zum Aufquellen gibt. Nach einigen Sekunden setzt der Hochdruck (ca. 9 bar) ein und trifft auf ein stabileres „Kaffeepuck“ womit eine bessere Extraktion möglich ist.
Die Probleme und deren Lösungen, um welche diese Projektarbeit handelt, umfasst mehrere Punkte. Zum einen entsteht durch eine ca. 70- 90°C warme, beheizte Brühgruppe, eine hohe Verbrennungsgefahr. Da die Brühgruppe sehr nahe am, bzw. sogar im Anwendungsbereich liegt, handelt es sich hierbei um ein hohes Verletzungsrisiko, dem der Verbraucher ausgesetzt ist. Ein weiteres Problem, welches mit einer heißen Brühgruppe einhergeht, ist der Kontakt von frischem Kaffeepulver und der Brühgruppe. Hier kann bei zu langer Wartezeit (nach Einspannung des Siebträgers) eine negative Geschmacksveränderung des Pulvers hervorgehen. Durch verbranntes Kaffeepulver ist also nicht nur ein potenziell gutes Geschmacksergebnis verloren, auch eine aufwendige Reinigung der Brühgruppe lässt sich aufgrund von angebranntem Kaffeepulver nicht mehr vermeiden.
Ziel dieser Projektarbeit unter anderem in Zusammenarbeit mit der Kaffeewerkstatt München, ist es eine kalte Brühgruppe zu entwickeln, welche sich nicht mehr aufheizt. Sie soll als Austauschbauteil für ECM Espressomaschinen angeboten werden. Da das Aussehen eine der wichtigsten Merkmale der E61 ist, soll des Weiteren die Außenkontur beibehalten werden. Auch die Anschlusspunkte werden aus Einfachheit der Installation gleich gehalten. Eine Variable Preinfusionszeit gibt dem Anwender die Möglichkeit den Kaffeegeschmack zu variieren, worauf als Merkmal nicht verzichtet werden soll.
Inhaltsverzeichnis
5 Einleitung und Aufgabenstellung
6 Hauptteil
6.1 Stand der Technik
6.1.1 Aufbau
6.1.2 Funktionsprinzip - Kaffeebezug
6.1.3 Funktionsweise
6.1.4 Hydraulikschaltplan – Stand der Technik
6.2 Entwurfsphase
6.2.1 Aufgabe klären und präzisieren
6.2.2 Funktionsstruktur und Definition von Modulen
6.2.3 Prinzipielle Lösung
6.3 Einzellösungen und Anforderungen an einzelne Module
6.3.1 Kalte Brühgruppe
6.3.2 Variable Preinfusion
6.3.3 Mechanisches Prinzip der Preinfusion
6.3.4 Auslaufsteuerung
6.3.5 Betätigung des Tasters
6.3.6 Wassertransport zur Dusche und Anbringung an Dusche
6.3.7 Volumenstromregelung
6.3.8 Wasserversorgung der Brühgruppe
6.3.9 Wasser auf Kaffee verteilen
6.4 Konzept
6.5 Ausarbeitung
6.5.1 Kopf-Sechskant
6.5.2 Korpus
6.5.3 Dusche
6.5.4 Duschesieb
6.5.5 PI-Kammer-Gehäuse
6.5.6 Ventil mit Nut für Zapfen
6.5.7 Preinfusion-Feder
6.5.8 Stift mit Zapfen
6.5.9 Kunststoffeinsatz
6.5.10 Excenterwelle
6.6 Versuch zur Ermittlung der benötigten Feder
6.6.1 Versuchsdurchführung
6.6.2 Berechnung der Kraft die auf das PI-Ventil (alt) wirkt
6.6.3 Berechnung der Kraft die auf das PI-Ventil (neu) wirkt
7 Zusammenfassung und Ausblick