Thema: [Grundlagen] Heisswasser und Dampf bei Vollautomaten

Da es hier im Forum immer wieder Fragen, Unklarheiten und Irrtümer zur Funktion der Heißwasser- und Dampferzeugung bei Vollautomen gibt, will ich heute einige prinzipielle Funktionsweisen darstellen.

Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit der Verfahren und sie geht auch nicht 100% auf technische Feinheiten ein. Sie sollte aber einen Großteil der im Haushaltsbereich vorkommenden Maschinenarten mit den vier wichtigsten Prinzipien ausreichend verständlich beschreiben.

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1.) Einfachste Ausführung - 1 Heizung für Wasser und Dampf

Schema des Wasserkreislaufes:

Code:

Tank -> Flowmeter -> Pumpe -> Heizung (Wasser) -+-> Brühgruppe
                                                I
                                                +-> Dampfrohr

Beispiele für solche Maschinen:
Saeco Vienna SUP018M, Saeco Incanto, Jura E-Serie (mit einer Heizung)

Funktionsweise:
Die Heizung ist permanent in Betrieb, um Heißwasser für die Kaffee- und Heißwasserproduktion auf Knopfdruck liefern zu können.

Sobald Dampf gewünscht wird, muß über eine spezielle Funktionstaste diese Betriebsart einschalten. Dann folgt eine mehr oder weniger lange Wartezeit, bis die Maschine die Heizung auf die für Dampferzeugung erforderliche höhere Temperatur gebracht wird. Die Maschine signalisiert die Dampfbereitschaft durch eine LED und/oder eine entsprechende andere Anzeige gegenüber dem Benutzer.

Nach dem Dampfbezug muß der Erhitzer dann wieder auf die niedriigere Temperatur für die Wasserproduktion gekühlt werden. Dazu fördert die Maschine nach dem Abschalten des Dampfmodus Kaltwasser aus dem Tank durch das System, um die Abkühlung zu erreichen. Es gibt inzwischen auch einige Maschinen, bei denen dieses Abkühlen laut Handbuch nicht mehr nötig ist.

2.) Maschine mit Schnelldampf - 1 Heizung für Wasser + 1 Heizrohr für Dampf

Schema des Wasserkreislaufs:

Code:

Tank -> Flowmeter -> Pumpe -> Heizung (Wasser) -+-> Brühgruppe
                                                I
                                                +-> Heizrohr (Dampf) -> Dampfrohr

Beispiele für diese Maschinen:
Saeco Nova, Saeco Magic, Saeco Incanto de Luxe

Funktionsweise:
Die Heizung (Wasser) ist permanent in Betrieb, um Heißwasser für die Kaffee- und Heißwasserproduktion auf Knopfdruck liefern zu können. Wie auf dem Schema erkennbar, wird auch beim Heißwasserbezug das Wasser durch die ausgeschaltete Heizung (Dampf) gefördert.

Bei diesen Maschinen muß für den Dampfbezug normalerweise keine zusätzliche Taste gedrückt werden. Das Öffnen des Dampfventils wird über einen Mikroschalter erkannt und die Dampfheizung zusätzlich eingeschaltet. Das aus der Wasserheizung vorgeheizte Heißwasser wird im Heizrohr nacherhitzt und dadurch wird der Dampf erzeugt, der dann von der Pumpe durch das Dampfrohr gefördert wird. Die Wartezeit für das Nachheizen kann dabei weitgehend vernachlässigt werden und liegt bei kalkfreier Heizung zwischen 3 und 10 Sekunden.

Bei diesen Maschinen ist es manchmal sogar so, daß für den Heißwasserbezug eine Taste gedrückt werden muß, damit die Maschine "weiß" daß sie beim Öffnen des Dampfventils die Heizung nicht einschalten soll (z.B. Saeco Nova)

Nach dem Dampfbezug wird einfach das Dampfventil wieder geschlossen und über den Mikroschalter die Dampfheizung wieder abgeschaltet. Ein separates Abkühlen ist nicht erforderlich.

3.) Maschinen mit Sofortdampf - zwei identische Heizkreisläufe für Wasser und Dampf

Schema des Wasserkreislaufs:

Code:

Tank -+-> Flowmeter_1 -> Pumpe_1 -> Heizung_1 (Wasser) -+-> Brühgruppe
      I                                                 I
      I                                                 --> Heißwasser 
      I                                                 I
      +-> Flowmeter_2 -> Pumpe_2 -> Heizung_2 (Dampf)  -+-> Dampfrohr
                                                        I
                                                        +-> Cappuccinatore

Beispiel: Saeco Royal Cappuccino

Funktionsweise:
Eine (fast) vollständige Trennung zwischen Wasser- und Dampfkreislauf mit identischem Aufbau (gleiche Durchlauferhitzer). Meist kann bei diesen Maschinen der zweite Kreislauf (Dampf) komplett deaktiviert werden, wenn man nur Kaffeeproduktion möchte.

Wartezeiten beim Dampfbezug liegen im Bereich von maximal 3 Sekunden, das ist einfach die Zeit, die der Dampf auf seinem Weg vom Tank zum Dampfrohr braucht.

Eine Besonderheit bei der erwähnten Saeco Royal Cappuccino ist die Tatsache, daß beim Heißwasserbezug mit aktiviertem Dampfkreislauf dem Heißwasser Dampf beigemischt wird, um die Wassertemperatur am Auslauf zu erhöhen, damit auch Teewasser in einer entsprechenden Temperatur bezogen werden kann. Diese Temperatur liegt dann um einige Grade höher als das Wasser, das für die Kaffeeproduktion verwendet wird. Bei abgeschaltetem Dampfkreislauf findet diese Mischung natürlich nicht statt, was sich aber nicht weiter auswirkt, da die Elektronik das ja "weiß" und dann einfach die Heizung_1 für die Dauer des Heißwasserbezuges um eine Grade höher ansteuert.

4.) Maschinen mit zwei (oder mehr) Vorratsboilern für Wasser und Dampf

Schema des Wasserkreislaufs:

Code:

                                                 +-> Heißwasser
                                                 I
Tank -> Flowmeter -> Pumpe -> Boiler_1 (Wasser) -+-> Brühgruppe
                                                 I
                                                 +-> Boiler_2 -+-> Dampfrohr
                                                               I
                                                               +-> Cappuccinatore

Beispiele: Solis Master Pro/Top/Ultra, Schaerer Opal/Siena/Siena2, WMF ecco/800/1000/1000pro

Funktionsweise:
Dieses Prinzip ist bei den meisten Gastromaschinen und deren Derivaten für den Hausgebrauch umgesetzt. Bei Gastromaschinen gibt es auch Maschinen mit mehr als zwei Boilern (Boiler für Kaffeewasser, Boiler für Teewasser, Boiler für Dampf). Der grundlegende Unterschied zwischen Boilerbetrieb und Durchlauferhitzer (oben beschriebene Maschinentypen 1-3) liegt darin, daß das Heißwasser und der Dampf nicht erst dann produziert werden, wenn der Bezug gestartet wird, sondern der Bezug erst dann gestartet werden kann, wenn die "Zutaten" in genügend großer Menge und richtiger Temperatur zur Verfügung stehen. Dies bedingt eine etwas längere Aufheizphase der Maschine beim Einschalten, als dies bei den o.g. Maschinen mit reinen Durchlaufheizungen der Fall ist. Dort muß nach dem Einschalten erstmal "nur" der Metallkörper des Heizblocks heiß werden.

Im abgebildeten Schema wird der Dampfboiler mit vorgewärmtem Wasser aus dem Wasserboiler gespeist. Der Dampfboiler selbst ist nur zu ca. 2/3 gefüllt. Der restliche Raum wird für die Bereitstellung des Dampfes gebraucht. Beim Dampfbezug selbst ist keinerlei Pumpe im Spiel. Der Austritt des Dampfes erfolgt durch seinen Eigendruck nach öffnen des Dampfventils (mechnisch, z.B. Drehrad oder elektrisch mittels Magnetventil). Der korrekte Wasserstand im Dampfboiler wird mit einer Niveausonde überwacht und bei Bedarf wird der Boiler automatisch aus dem Wasservorrat nachgespeist.

Bei diesen Maschinen stehen Heißwasser und Dampf permanent und gleichzeitig zur Verfügung. Die Dampfsysteme lassen sich auch bei diesen Maschinen meist komplett deaktivieren, wenn absehbar ist, daß kein Dampf benötigt wird.

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Ich habe hier die Wasserzufuhr vom Typ "Tank" dargestellt. Es gibt natürlich keine grundlegenden Änderungen in den Heizkreisläufen, wenn eine Maschine mit Festwasser betrieben wird.

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Betateilchen, danke für diese interessante und lehrreiche Darstellung!