Thema: Messergebnisse: Temperatur im Puck während eines Doppio-Bezugs (Achtung, lang!)

...hätte nie gedacht daß ich mal so viel Spass mit Kaffeemaschinen haben werde: Der Espresso ist mir ja fast egal, aber die technischen Spielchen die man damit treiben kann – grandios!


Aber von Anfang an:
Seit nun einem halben Jahr etwa bin ich stolzer und zufriedener Besitzer einer Izzo Alex Duetto. Mit Dualboiler, Rota, PID und Festwasseranschluss ist das Ding technisch ziemlich State of the Art, für schlappe 1800,- Doppelmark kann man so amtliche Kaffeegetränke zubereiten und sich dabei eines nicht unerheblichen Komforts und Dampfmaschinistenfeelings erfreuen.


Nun begab es sich, daß eine Gaggia Classic ins Haus kam, ursprünglich nur als Geschenk für meine Eltern geplant. Um ihnen – Espressozubereitungsritualen wie Temperatursurfen etc. nicht sonderlich zugeneigt – dennoch die unverlangte Espressofreude zu bereiten, wurde die Gaggia flugs mit dem Auber-PID ausgestattet, hinzu kam eine sündhaft teure Messing-Duschplatte und das obligate Silvia-Dampfrohr. Ich gebe es zu, eigentlich wollte ich nur was zum basteln haben. So hatte ich nun mein fast unbegrenztes Bastelglück für zusammen nur ca. 500,- € (Maschine plus Tuningteile).


Jetzt produziert die Gaggia einen ziemlich schmackhaften Espresso. Fast zu schmackhaft, wenn einem der Anschaffungspreis der Izzo noch im Hinterkopf rumschwirrt. Klar, die Izzo ist viel komfortabeler und macht sehr auf solide, aber die gepimpte Gaggia (ich meine hier ausdrücklich nicht die Gaggia in der normalen Serienversion) braucht sich in Sachen Funktionalität kaum hinten anstellen. Was bekomme ich also – vom Ergebnis her betrachtet, technisch gesehen – für das viele Geld der Izzo?


Gemeinhin wird Temperaturstabilität als eines der wesentlichen Qualitätsmerkmale höherwertiger Espressomaschinen angesehen. Man wünscht sich, während des Bezugs, eine möglichst hohe definierte Druck- und Temperaturkonstanz. Wie sieht es damit bei der Izzo aus, und - vor allem – bei der Gaggia? Immerhin ist da der teure Messingklunker verbaut (kostet nur schlappe 50,- €, den nächsten drehe ich mir selbst...). Ausser der so ermöglichten Rückspülbarkeit mit Kaffeefettlöser möchte man ja auch dank Masse (270g zu 70g der Orginal-Aluplatte) mehr Temperaturkonstanz. Es müssen also Temperaturmessungen her, und zwar solche, die was taugen. Mich interessiert die Temperatur im Puck, mittendrin, während des Espressobezugs. Für einen Doppio. Mit richtig gemahlenem Kaffee. In einem richtigen Sieb. In einem richtigen Siebträger. In der richtigen Menge (50 ml) bei der richtigen Dauer (ca. 25 Sekunden).


Das Messequipment:
In diesem Thread
Thermometer
fand ich einen Hinweis auf das VA18B Multimeter inklusive Datenkabel und Temperaturfühler (K-Typ), erhältlich für 41,- € Netto bei der Fa. ELV.
Digital-Multimeter VA18B mit PC-Link | ELV-Elektronik
Die Bestellung und Lieferung klappten problemlos. Das Gerät ist zwar kein Fluke, macht aber, gemessen am Preis, einen recht soliden Eindruck. Geliefert wird es mit einer einfachen PC-Software, die die Aufzeichnung von Messdaten in bis hin zu 1/2-Sekunden-Intervallen über das mitgelieferte USB-Adapterkabel ermöglicht (Die Daten können dann als Excel-Tabelle abgespeichert werden). Nach nur einer halben Stunde rumprobieren und der Erkenntnis, daß der Adapter mit wirklich herzhaftem Druck an das Messgerät angesteckt werden muss, funktionierte das auch. Zuvor musste ich allerdings das Messgerät kurz öffnen, um die Infrarotdiode für die Datenübertragung ordentlich in ihre Fassung zu bugsieren...





Den Temperatursensor (eine kaum einen Millimeter grosse Perle an zwei sehr filligran aussehenden Drähtchen) montierte ich in ein ganz normales 14g-Sieb. Hierzu wurde in den Siebboden in der Nähe des Randes ein 3mm Loch gebohrt und das Sensorkabel durchgesteckt (die Kabelisolierung und der Schrumpfschlauch der Sensor-Lötstelle müssen durch das Loch passen). Vor und hinter das Siebblech kam ein strammer Kabelbinder ans Kabel, um für eine Zugentlastung zu sorgen. Im Sieb wurde das Kabel so positioniert, daß der Sensor ca. 5 mm über dem Siebboden hängt.
Die Kabeldurchführung habe ich zunächst mit Heisskleber abgedichtet. Eine ganz dumme Idee, denn der Schmelzpunkt des Klebers liegt wohl doch zu nahe an der Brühtemperatur, jedenfalls bescherte mir diese Idee beim ersten Messversuch ein Monster-Channeling, bei dem in wenigen Sekunden ca. ein Drittel des Siebinhalts rauspfiff (9 Bar und 90 Grad sind eben nicht zu verachten).





Besserung brachte die Verwendung von normalem Epoxydharz, doch auch dieses hielt nur wenige Versuche. Schliesslich kratzte ich alles wieder runter, entfette sämtliche Klebestellen und dichtete die Kabeldurchführung mit Uhu-Plus Endfest 300. Bis jetzt hält es... Wichtig ist, daß die Durchführung wirklich komplett dicht ist, damit die normale Durchlaufmenge und Zeit eingehalten werden kann.
Zunächst hatte ich auch die Sensorperle mit einer dünnen Schicht Heisskleber isolieren wollen (der Hersteller schreibt, daß der Sensor nicht für Flüssigkeiten geeignet sei). Die Messungen in kochendem Wasser zeigten jedoch, daß der Kleber für eine sehr verzögerte Temperaturerfassung sorgt, glücklicherweise löste er sich sowieso schnell wieder ab. Danach habe ich mit 'nackter' Sensorperle gemessen, bisher funktioniert das prima.


Die Messung:
Das Sieb wurde ganz normal in einen bodenlosen Siebträger eingelegt (bodenlos, damit die Anschlusskabel durchgeführt werden können) und mit 14g befüllt und getampert. Dann das übliche Einspannen und Tasse drunter. Messgerät einschalten, am Notebook die Aufzeichnung starten, Bezug starten, auf die Uhr schauen. Nach 25 Sekunden den Bezug stoppen, Aufzeichnung stoppen, Espressomenge wiegen um sich zu vergewissern, daß ein korrekter Doppio bezogen wurde. Das ganze drei mal in der Gaggia mit Messingduschplatte und noch drei mal mit der Aluduschplatte. Da meine Bohnenvorräte zwischenzeitlich bedenklich zur Neige gingen, wurde die Izzo nur zwei mal gemessen, einmal nur mit dem Brühboiler und einmal mit dem dazugeschaltetem zusätzlichen Dampfboiler. Beide Maschinen wurden am PID auf 92 °C Bezugstemperatur eingestellt, bei der Gaggia hatte ich dazu in einigen Versuchen zuvor den korrekten Setoff-Wert (Differenz zwischen gemessener Kesseltemperatur und Bezugstemperatur) ermittelt.





Die Ergebnisse:

a) Der Sensor (blaue Kurve)
Das hier ist noch am einfachsten zu interpretieren: Das Sieb samt Sensor wurde schnell in einem Topf mit sprudelnd kochendem Wasser untergetaucht, um die Ansprechgeschwindigkeit und Genauigkeit des Sensors zu testen. Wie man sieht, misst der Sensor nach einer Sekunde bereits 85 °C und bei der zweiten die ab dann konstanten 97,5 °C. Der Sensor misst hinreichend fix, paktisch erfolgt die Temperaturakkomodation im Bereich einer Sekunde. Die Genauigkeit scheint auch zu stimmen, denn bei der Höhe des Messorts (550m Ü.N.) und Tiefdruckwetterlage können keine 100 °C Siedetemperatur erreicht werden.


b) Gaggia mit Messing-Duschplatte (dunkelgrüne Kurve)
Bei beiden Maschinen war am PID eine Brühtemperatur von 92 °C eingestellt, der Puck erreicht diese Maximaltemperatur sehr genau (92,3 °C) nach ca. 6 Sekunden und kühlt bis zum Ende des Bezugs auf 87,5 °C gleichmässig herunter. Diese Temperaturspanne von 4,8 °C erscheint mir tolerabel, bei entsprechender Anpassung der Zieltemperatur am PID sollte es während der gesamten Bezugsdauer möglich sein, innerhalb des Korridors der üblichen Brühtemperaturen ( ca. 88 – 96 °C) zu bleiben. Möglicherweise ist auch gerade diese etwas breitere Temperaturspanne der Grund dafür, daß sowohl Säure wie auch Bitterstoffe zu einem kleinen Teil und dabei in einem wohlschmeckenden Verhältnis zueinander gelöst werden. Dies entspräche auch meiner geschmacklichen Einschätzung der Gaggia-Bezüge: Bitterstoffe und Säuren waren bei jeder bisher von mir getesteten Bohnensorte immer vorhanden, aber beide dezent und ausgewogen.


c. Gaggia mit Alu-Duschplatte (hellgrüne Kurve):
Ich muss zugeben, diese Kurve ist mir ein Rätsel. Zunächst fällt auf, daß – wie zu erwarten – die Temperaturspanne zwischen Maximaler- und Endtemperatur mit 6 °C um 1,2 °C grösser ist als die der Messingvariante. Zwar hatte ich mir von der Messingplatte einen deutlicheren Unterschied erwartet, aber ok. (Man kann sich die Messingplatte immerhin noch als Rückspülerleichterung schön reden... )
Völlig rätselhaft ist mir aber, wieso die 'Alu-Kurve' zu Anfang knapp 4 °C über der 'Messing-Kurve' liegt. Der im PID eingestellte Setoff-Wert korrigiert ja letztlich den Temperaturverlust des Wassers auf dem Weg vom Kessel zum Puck – nur wieso sorgt die Aluplatte auf diesem Weg für eine geringere Wärmeabfuhr an die Umwelt mit der Folge einer höheren Temperatur im Puck? Wenn überhaupt, müsste sie (verglichen mit der Messingplatte) doch weniger gespeicherte Energie an das Wasser abgeben und dessen Temperatur weniger stabilisieren (das tut sie auch), nicht jedoch über den gesamten Bezug hinweg anheben? Die Platte ist ja nur von der Messingbrühgruppe und dem vorbeifliessenden Wasser umgeben, wieso sollte also gerade bei dem thermisch gut leitenden Alu weniger Energie aus dem System (am Wasser vorbei) an die Umwelt abgeführt werden?


Wie auch immer: 6 °C Temperaturspanne sind schon einiges, der kleinere Wert der Messingvariante ist mir lieber...


d.) Izzo nur mit Brühboiler (orange Kurve)
Auffallend ist, daß die eingestellten 92 °C nicht erreicht werden – offenbar ist der Offset des PID auf den Betrieb mit zugeschaltetem Dampfboiler ausgerichtet. Also muss ich im Sparbetrieb ab sofort den PID um zwei Grad höher stellen, gut zu wissen (das erklärt auch weshalb mir im Vergleich zur Gaggia häufiger saure Bezüge aufgefallen sind: Eingestellt wurde die Mühle wegen dem häufigen Tassenvorwärmen mit angeschaltetem Dampfboiler, danach blieb er im Alltag oft ausgeschaltet).
Interessant ist auch der 'Durchhänger' in der 16ten Sekunde: Vermutlich musste erst einiges an kaltem Wasser nachlaufen, ehe der Sensor im Kessel dies bemerkte und den Auftrag zum Nachheizen gab. Dann sprang die Heizung an, das 'nachgeheizte' Wasser kam aber erst nach der 16ten Sekunde im Puck an.
Mir ist allerdings nicht ganz klar, wieso der Maximalwert zu Beginn des Bezugs zwei Grad tiefer liegt wie bei der Dampfkesselzuschaltung: Zu Beginn des Bezugs ist das Wasser im Brühkessel doch auf die eingestellte Brühtemperatur plus der Setofftemperatur aufgeheizt und es ist auch kein Wasser durch den HX nachgeflossen, folglich sollten in dieser Phase doch die gleichen Werte auftreten wie bei zugeschaltetem Dampfboiler. Tun sie aber nicht. Noch eine offene Frage...

Edit: Mir ist eine Erklärung eingefallen. Möglicherweise ist das abgesenkte Temperaturniveau auf die im Einboiler-Betrieb geringere Gehäusetemperatur zurückzuführen. Der Setoffwert im PID korrigiert ja den Temperaturverlust auf dem Weg zum Siebträger, dieser ist natürlich bei ausgeschaltetem Dampfboiler grösser, da sich das Gehäuse und die Luft im Inneren deutlich weniger erwärmt. Ich werde demnächst mal den Dampfboiler isolieren, evtl. verschwindet dann ja nach einer Anpassung des Setoff-Wertes die lästige Temperaturdifferenz.


e) Izzo mit zugeschaltetem Dampfboiler (rote Kurve):
Eine Kurve fast wie aus dem Bilderbuch: Exaktes und langes Halten der Solltemperatur, nur geringer Temperaturabfall (1,2 °C) Was will man mehr (geringere Stromkosten vielleicht? )
Hier manifestiert sich ganz klar die Preisdifferenz zur Gaggia in der Temperaturkonstanz.


Was ist dabei nun rausgekommen?
a) Ich weiss nun, daß ich die Izzo zwei Grad wärmer stellen muss wenn der Dampfboiler aus ist. So gesehen hat sich der Aufwand schon einmal gelohnt.


b) Die Messingduschplatte in der Gaggia bringt temperaurtechnisch nicht viel, aber ein bisschen was (wenn auch nur eine Verringerung des Temperaturabfalls um ein viertel).


c) Die Messungen an der Gaggia machen es generell möglich, eine definierte Maximaltemperatur im Puck anzufahren, denn ich kann den Setoffwert für den PID genau ermitteln (bei meiner Maschine -8 °C). Der Auber-PID wird ohne eingestellten Setoff-Wert ausgeliefert, als Temperatur-Defaultwert ist 102 °C (gemessen am Kessel) voreingestellt. Das funktioniert zwar ganz gut und man kann sich über den Geschmack an ein Optimum herantasten, allerdings kann man ohne eigene Ermittlung des Setoff-Wertes fremde Infos zu Brühtemperaturen nicht auswerten.


d) Ob die Izzo nun 'besser' ist, weil sie die Brühtemperatur genauer hält, würde ich nicht entscheiden wollen. Sicher ist, daß man über das schmalere Temperaturband unerwünschte Ergebnisse an den 'Rändern' (Säuren und Bitterstoffe) sicher minimieren kann. Ob dadurch der Kaffee notwendigerweise 'besser' schmeckt bleibt – nun ja – eine Geschmacksfrage. Möglicherweise sind ja gerade die fein dosierten 'Schmutzeffekte' am Rand eines breiteren Temperaturverlaufs das 'Salz in der Suppe'...

Fazit:
Die Izzo ist, nicht nur aufgrund ihres konstruktiven Aufwandes als PID-geregelter Dualboiler, eine hochwertige Maschine. Sie schafft es mit diesem Aufwand, ziemlich definierte Brühbedingungen zu schaffen, ohne die die feinen Unterschiede in den Bohnen und Röstungen wohl kaum zu bemerken sind. Theoretisch. Praktisch kann ich dazu nicht allzuviel sagen, denn da fehlen mir einfach die Langzeiterfahrungen.
Die Gaggia macht mir viel Spass, gerade weil sie simpel und billig ist und ich mich traue, vorbehaltlos an ihr rumzubasteln und das primitive Ding immer weiter zu verbessern. Sie produziert (nach den Umbauten) einen meiner Meinung nach hervorragenden Espresso, auch wenn dieser bei unterschiedlichen Röstungen und Bohnen vermutlich 'einheitlicher' ausfallen wird als bei der Izzo – doch auch das ist Spekulation, denn auch hier fehlen mir einfach noch die Erfahrungen. Die Gaggia ist m.E. nach den Umbauten absolut alltagstauglich und in manchen Dingen sogar fixer wie die Izzo („...will ich nun doch einen Cappu? Ich heiz' das kleine Ding grad' mal hoch...“). Nach den ganzen Umbauten (jetzt sogar mit Tankbeleuchtung, hihi...) ist sie irgendwie mehr 'meine' Maschine als die Izzo in ihrer kühlen Chrom-Perfektion.


Und da sind wir wieder mal, beim nicht messbaren, amüsant irrationalen Teil der Geschichte...

Ein schöner, gut lesbarer und verständlicher Artikel.
Das Gleiche habe ich ja schon lange vor. das Equipment wäre da, magels Pid und Dualboiler macht die messung bei meinem Fuhrpark aktuell jedoch nur wenig Sinn, da die spätere Einflußnahme ja wegfällt.

Ich hab mir einen solchen Fühler in ein 1er Sieb geklebt und dazu eine Epoxyharzknetmasse verwandt. Deine Lösung mit dem 2er Sieb dürfte Probleme in Richtung Channeling jedoch deutlich verringern.

Bei den ersten Versuchen drückte es bei mir das Wasser aber zwischen innerer Leitung und Isolation heraus. Gemerkt habe ich das erst, nachdem das Wasser in den Anschlußbuchsen des Meßgeräts stand. Die gesamte Meßleitung war zur Kapillarleitung geworden.
Danach war ein neues Meßgerät fällig.

Mittlerweile habe ich die äußere blaue Isolation nach dem Austritt aus dem Sieb etwas eingeritzt. Seitdem tröpfelt es dort etwas heraus.

Zuerst mal ein riesiges Danke für Deine Messungen!

Zitat von Bowman

Die Genauigkeit scheint auch zu stimmen, denn bei der Höhe des Messorts (550m Ü.N.) und Tiefdruckwetterlage können keine 100 °C Siedetemperatur erreicht werden.

Deckt sich absolut mit meinen Kochtemperaturen, bin auf 572m üM (allerdings vom Mittelmeer aus gerechnet, die nN von der Nordsee differiert um 26cm...)

Zitat von Bowman

Mir ist allerdings nicht ganz klar, wieso der Maximalwert zu Beginn des Bezugs zwei Grad tiefer liegt wie bei der Dampfkesselzuschaltung: Zu Beginn des Bezugs ist das Wasser im Brühkessel doch auf die eingestellte Brühtemperatur plus der Setofftemperatur aufgeheizt und es ist auch kein Wasser durch den HX nachgeflossen, folglich sollten in dieser Phase doch die gleichen Werte auftreten wie bei zugeschaltetem Dampfboiler. Tun sie aber nicht. Noch eine offene Frage...

Am irritierendsten (für mich) ist der Umstand, dass es keine Feedbackleitung in den PID für den Schaltzustand des Dampfboilers gibt. Schon fast okkultistisch...

Vielleicht liest Markus von Stoll-Espresso mit. Der könnte uns weiterhelfen mit einer Anfrage beim Konstrukteur der Duetto, Antonio Nurri in Boscoreale.

Zitat von Bowman

Und da sind wir wieder mal, beim nicht messbaren, amüsant irrationalen Teil der Geschichte...

Das macht es auch spannend. Es wäre schade, wenn man alles rational erklären könnte.

nK

Hallo!

Schöner und interessanter Bericht. Kompliment!

Richtig interessant wäre das Ganze natürlich noch, wenn man mit dem gleichen Messequipment unterschiedliche Maschinen vermisst. Würde mich sehr interessieren, ob es bei meiner Vivaldi z.B. zum gleichen Phänomen bei der Abschaltung des Dampfboilers kommt.

Na, wie wärs? Willst Du Dein Messgerät nichtmal bei den Dualboiler Besitzern reihum gehen lassen?

Gruß
Peter

Zitat von nacktKULTUR

bin auf 572m üM (allerdings vom Mittelmeer aus gerechnet, die nN von der Nordsee differiert um 26cm...)

Erklär das doch mal bitte den Ingenieuren, die vor ein paar Jahren bei Laufenburg die Brücke über den Rhein gebaut haben

Grüsse

Guido

Zitat von pefro

Hallo!

Schöner und interessanter Bericht. Kompliment!

Richtig interessant wäre das Ganze natürlich noch, wenn man mit dem gleichen Messequipment unterschiedliche Maschinen vermisst. Würde mich sehr interessieren, ob es bei meiner Vivaldi z.B. zum gleichen Phänomen bei der Abschaltung des Dampfboilers kommt.

Na, wie wärs? Willst Du Dein Messgerät nichtmal bei den Dualboiler Besitzern reihum gehen lassen?

Gruß
Peter

Ich halte die Temperaturmessung im Puck für besonders aussagekräftig. Brühgruppentemperatur oder Kesseltemperaturmessungen sind eher eine Hilfskonstruktion.

Immerhin hat sich das bestätigt, was einige vermutet haben: Dualboiler sind thermisch stabiler als kleine Einkreiser

Ich dachte schon ich müsste meine Maschine gegen eine Silvia eintauschen

BTW: Wir können gerne Messungen an der Zocco vornehmen.

Zitat von pefro

Na, wie wärs? Willst Du Dein Messgerät nichtmal bei den Dualboiler Besitzern reihum gehen lassen?

Noch besser fände ich es ja, wenn sich eine Kleinserienfertigung zu solch einem mit Fühler ausgestattetem Sieb finden würde.
Über die Meßgüte der angeschlossenen Datenlogger könnte man dann immer noch debattieren. Wenn jeder Anwender seine Daten aber nach der "Wasserkochtopfmethode über NN") quasi kalibriert, hätte man aber auch a einen Standard.

Zitat von mcblubb

Immerhin hat sich das bestätigt, was einige vermutet haben: Dualboiler sind thermisch stabiler als kleine Einkreiser

Ungeklärt bleibt aber die Frage, ob eine gleichbleibende Temperatur über den gesamten Bezug von Vorteil für das Ergebnis in der Tasse und auf der Zunge ist.....

Zitat von GuidoKr

Erklär das doch mal bitte den Ingenieuren, die vor ein paar Jahren bei Laufenburg die Brücke über den Rhein gebaut haben

Die haben das schon berücksichtigt, nur in die falsche Richtung

Zitat von pefro

Hallo!

Schöner und interessanter Bericht. Kompliment!

Merci!

Zitat von pefro

Richtig interessant wäre das Ganze natürlich noch, wenn man mit dem gleichen Messequipment unterschiedliche Maschinen vermisst. Würde mich sehr interessieren, ob es bei meiner Vivaldi z.B. zum gleichen Phänomen bei der Abschaltung des Dampfboilers kommt.

Ich wäre auch sehr an einer Sammlung vergleichbarer Messergebnisse von unterschiedlichen Maschinen interessiert. Ich weiss nicht, wie viele Messungen dieser Art schon vorliegen, aber vielleicht wäre ja einer der Admins für eine entsprechende Rubrik (oder einen fest angepinnten Thread) zu begeistern...

Zitat von pefro

Na, wie wärs? Willst Du Dein Messgerät nichtmal bei den Dualboiler Besitzern reihum gehen lassen?

Ich hätte im Prinzip nichts dagegen. Die Abdichtung des Messkabels im Sieb ist allerdings momentan noch sehr flimsig und wird sicher nicht lange halten. Ich habe mir ein paar Stopfbuchsen bestellt, vielleicht lässt sich damit etwas solideres konstruieren. Falls mir das gelingt und weiterhin Interesse besteht, könnte ich das Ding auch verleihen - damit wären mal wirklich einheitliche Messbedingungen geschaffen. Gebt mir aber noch etwas Zeit, momentan ist das alles noch zu improvisiert...