Abschlussarbeit Arendt
Neukonstruktion einer Kaffeemaschinenbrühgruppe
Verfasser
Marc Arendt
Einleitung
Kaffeemaschinen gibt es in einer Vielzahl von Ausführungen auf dem Markt. Beispielhaft lassen sich die klassische Filterkaffeemaschinen, der Kaffeebereiter für den Herd oder der Kaffeevollautomat aufzählen. In dieser Abschlussprüfung geht es hauptsächlich um Siebträgermaschinen. Diese werden auch Espressomaschinen genannt und sind vor allem im Gastrobereich die Standardmaschinen. Im privaten Haushalt hingegen, ist diese Art von Kaffeemaschine nicht so häufig zu finden. Hier sind vor allem elektrische Filtermaschinen (54,8%), Kapselmaschinen (28,6%) und Padmaschinen (28,4%) weiterverbreitet. Siebträgermaschinen kommen hier auf nur 8,2% (Statista-Umfrage, 2017).
Der geringe Einsatz von Siebträgermaschinen in privaten Haushalten lässt sich hauptsächlich damit erklären, dass die Reinigung im Vergleich zu anderen Maschinen sehr intensiv ist. Außerdem ist vor dem Brühen oft eine lange Aufheizzeit nötig. Hinzu kommt, dass die Anschaffungskosten deutlich höher ausfallen.
Wer sich jedoch auf die angesprochenen Einschränkungen einlassen kann, bekommt eine Maschine, bei der ein sehr leckerer Kaffee gebrüht werden kann. Es entsteht ein Kaffee, der nur kurze Zeit mit dem Pulver selbst in Kontakt kommt und Bitterstoffe somit größtenteils außenvor lässt. Außerdem kann der Espresso optisch wegen seiner schönen Crema punkten. (kaffee.org, 2018)
In einer Siebträgermaschine entfaltet der Kaffee seinen Geschmack am besten. Kaffee setzt sich aus bis zu 1000 Aroma-Komponenten zusammen. Damit wird eine riesige Bandbreite an Geschmäckern abgedeckt. Aus diesem Grund setzen sich die Aromen bei hochwertig und richtig verarbeitetem Kaffee zu einem vielseitigen und abwechslungsreichen Geschmack zusammen (kaffeefaktur.com, 2018). Wie gut der Kaffee letztendlich schmeckt hängt aber nicht nur von der Kaffeeart und der Röstung ab, sondern zu einem Großteil auch von der Zubereitung. Aus Sicht eines Rösters mit eigenem Verkauf und Verkostung ist die Zubereitung im Laden eine der kritischsten Punkte. Der Kunde erwartet bei einer bestimmten Kaffeesorte im Laden den gleichen Geschmack zu erleben, wie später zu Hause. Dies ist allerdings häufig nicht der Fall, da jedes Kaffeemaschinenmodell mit eigenen Brühparametern arbeitet. Bei den meisten aktuellen Maschinen ist der Druck, der Volumenstrom und die Brühtemperatur nicht individuell anpassbar. Aufgrund der Unterschiede zwischen einzelnen Espressomaschinen-modellen lässt sich kaum der exakt gleiche Geschmack auf zwei Kaffeemaschinen erhalten. Auf dem Markt fehlt hier eine Maschine für den Röster, bei der alle Parameter so eingestellt werden können, dass sie der Siebträgermaschine des Kunden entsprechen.
Ein weiteres Einsatzgebiet solch einer individuell einstellbaren Kaffeemaschine kann man bei professionellen Baristas sehen. Durch die voreingestellten Parameter der Maschine wird die Kreativität des Baristas stark eingeschränkt. Mit selbst bestimmbaren Einstellmöglichkeiten steigt die Individualität enorm. Dabei ist davon auszugehen, dass auch während des Brühvorgangs veränderbare Parameter gewünscht sind. In Zusammenarbeit mit der Kaffeewerkstatt München forscht die Hochschule München an einer neuartigen Siebträgermaschine, die die oben angesprochenen Eigenschaften besitzt. Ziel dieser Bachelorarbeit ist, eine Brühgruppe für diese Maschine zu entwickeln, bei der sich der Volumenstrom und die Brühtemperatur vor und während dem Brühvorgang individuell anpassen lassen. Der Druck, als dritter Parameter, stellt sich dabei selbstständig ein.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Technik
3 Vorgehensmethodik
3.1 Vorgehensmodell
3.2 Projektplan
4 Entwurfsphase
4.1 Aufgabe klären und präzisieren
4.2 Funktionsstruktur und Definition von Modulen
4.3 Prinzipielle Lösung
4.3.1 Schaltplan 1
4.3.2 Schaltplan 2
4.4 Einzellösungen
4.4.1 Wasser im Brühkopf führen
4.4.2 Wasser auf Kaffee verteilen
4.4.3 Siebträger abdichten
4.4.4 Wasser mischen
4.4.5 Drucksensor aufnehmen
4.4.6 Temperatursensor aufnehmen
4.5 Morphologischer Kasten
4.6 Gesamtkonzepte
4.6.1 Konzept 1
4.6.2 Konzept 2
4.6.3 Konzept 3
4.7 Konzeptbewertung
5 Entwurf
6 Ausarbeitung
6.1 Gehäuse komplett
6.1.1 Gehäuse
6.1.2 Buchse
6.1.3 Zylinderstift
6.2 Mischmodul
6.2.1 Mischelementgehäuse
6.2.2 Mischelement
6.2.3 Gewindeeinsätze
6.2.4 Gerade Einschraub-Verschraubungen
6.3 Dusche komplett
6.3.1 Dusche
6.3.2 Temperatursensor
6.3.3 Kabel
6.3.4 Schrumpfschlauch
6.3.5 Drucksensor
6.3.6 Gewindeeinsätze
6.3.7 Epoxidharzkleber
6.3.8 Cyanacrylatkleber
6.3.9 Primer
6.3.10 Weichlot
6.4 Temperatursensormodul
6.4.1 Temperatursensor
6.4.2 Schlauch d4
6.4.3 T-Steck-Verbindung
6.4.4 Metallröhrchen
6.4.5 Kabel
6.4.6 Schrumpfschlauch
6.4.7 Epoxidharzkleber
6.4.8 Cyanacrylatkleber
6.4.9 Primer
6.4.10 Weichlot
6.5 Siebträger komplett
6.6 Dichtung
6.7 2/2 Wegeventil NC Zulauf Brühgruppe
6.8 2/2 Wegeventil NO Ablauf Einschwingen
6.9 2/2 Wege-Ventil NC Ablauf Brühgruppe
6.10 Dosierventil
6.11 T-Steck-Verbindung
6.12 Gerade Einschraub-Verschraubung G1/8
6.13 Gerade Einschraub-Verschraubung M5
6.14 Befestigungsschrauben Gehäuse
6.15 Befestigungsschrauben Dusche
6.16 Befestigungsschraube Duschesieb
6.17 Duschsieb
6.18 Schlauch d6
7 Eigenschaftenabsicherung
7.1 Lebensmittelverträglichkeit
7.2 Brühtemperatur
7.3 Wartungsintervall Ventile
7.4 Kostenabschätzung
8 Produktdokumentation
8.1 Technische Zeichnungen
8.2 Montageanweisungen
9 Fazit