Aktives Management der Brühtemperatur beim E61 Zweikreiser durch „Fanning“

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  1. #1 Karl Raab, 25.10.2020
    Zuletzt bearbeitet: 25.10.2020
    Karl Raab

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    Wie angekündigt nun der etwas ausführlichere Bericht zum Thema „luftgekühlte Dampfmaschine:)“.

    Bei einem E61 Zweikreiser wird ja bekanntlich die Brühgruppe (BG) mit einen Wärmemtauscher (HX) innerhalb des Dampfboilers durch zirkulierendes Wasser aufgrund der natürlichen Konvektion (Thermosiphon, „TS“) beheizt. Es gibt also nur eine Heizung die zuerst den Dampfboiler und dann indirekt den HX beheizt. Eine Regelung der Temperatur findet deshalb nur innerhalb des Dampfboilers statt. Die Temperatur der Brühgruppe ergibt sich in der Folge als Gleichgewicht aus zugeführter Wärme durch das Wasser im HX und dem Wärmeverlust durch die Umgebung. Dabei erwärmt sich die über 4,5Kg schwere E61 BG inklusive Siebträger immer langsamer je näher man dieser Gleichgewichtstemperatur kommt. Mit einem PID kann man zwar recht genau die BG Temperatur reproduzieren, aber es dauert sehr lange bis sich die BG Temperatur nicht mehr wesentlich verändert (>45 Minuten). Außerdem beeinflusst schon eine leichte Luftbewegungen z.B. durch ein offenes Fernster diese Temperatur.

    Dieses langsame Annähern an eine Gleichgewichtstemperatur bestimmt einerseits die Aufheizzeit der Maschine und andererseits die Wartezeit zwischen zwei Shots bis die BG-Temperatur wieder erreicht ist. Die Temperatur der Brühgruppe mit ihrer großen Masse spielt dabei eine wesentlich größere Rolle als die Temperatur des Wassers im HX. Durch die relativ langsame Fließgeschwindigkeit passt sich die Wassertemperatur auf dem langen Weg durch die BG an die Temperatur der BG an. Alles bisher gesagte gilt übrigens auch für eine Dualboiler E61, nur das hier der Brühboiler direkt geheizt wird.

    Um bei einem Zweikreiser einen ausreichenden Dampfdruck zum Schäumen zu bekommen versucht man nun einen relativ großen Unterschied zwischen der BG Temperatur und der Boilertemperatur zu erreichen, da ja durch die Kopplung der Temperaturen z.B. eine Verringerung der BG Temperatur für eine dunkle Röstung nur durch die Verringerung der Dampfboilertemperatur, und damit des Dampfdrucks, erreicht werden kann. Dies erreicht man durch eine sog. Restriktor, im Prinzip eine Scheibe mit einem Loch in der Mitte um den Durchfluss im TS zu verringern, und damit die Temperatur in der BG zu senken. Das ist bei einem Dualboiler nicht nötig weshalb die Brühlboilertemperatur und damit die Differenz zur BG Temperatur dort niedriger sein kann. Noch besser ist das bei einer gesättigten Brühgruppe gelöst, bei der der Brühboiler direkt mit der BG verbunden ist. Das erklärt auch die kürzeren Aufheizzeiten bei DB und besonders bei GS Maschinen.

    Um nun die BG Temperatur bei einem Zweikreiser zu beeinflussen gibt es im Prinzip zwei Möglichkeiten:

    1. Man verändert die Boilertemperatur mit einem PID oder einem Pressostaten. Das verändert wie gesagt auch den Druck des Dampfboilers. Bei meiner Rocket z.b. muß ich die Temperatur im Boiler auf 119 Grad senken um eine BG Temperatur von 93 Grad zu erreichen. Das bedingt dann allerdings auch einen Ausgangsdruck von nur noch 0,9 Bar zum Schäumen, was zwar noch funktioniert aber bei größeren Milchmengen vor allem Ende bei etwa 0,6 Bar schon grenzwertig ist und die wichtige Rollphase erschwert.

    2. Man kühlt die Brühgruppe direkt aktiv herunter und entkoppelt dadurch zeitweise die BG- von der Boilertemperatur. Die klassische Methode dazu ist das sog. „Flushen“. Dabei wird das Wasser im HX vor dem Bezug so lange ablaufen gelassen bis es kühler ist als die Brühtemperatur aber die BG noch wärmer bleibt als Brühtempertur (Flush & Go). Wenn man das noch länger macht bis die BG kälter ist als die Brühtemperatur und dann wartet bis das HX Wasser wieder aufgeheizt ist spricht man von Flush & Wait. Beide Methoden erzeugen eine Mischtemperatur zwischen HX Wasser und BG und verbrauchen dabei jede Menge Wasser. Außerdem sind Ergebnisse nur mit viel Übung einigermaßen reproduzierbar.

    Eine Alternative zum Flushen ist nun die Fanning Methode. WIe beim Flush & Wait wird hier auch die BG unter die Brühtemperatur runtergekühlt, allerdings nicht durch einen Flush sondern durch einen Ventilator. Überwacht und gesteuert wird das durch ein Brühgruppenthermometer, das in die Wartungsöffnung der E61 Gruppe eingeschraubt wird (meins ist von Coffee Sensor, gibt aber noch mehrere andere Hersteller). Dieses BG-Thermometer gibt relativ gut die Temperaturverhältnisse um Kaffee Puck wieder, weil im Gegensatz z.B. zu Scace Messungen kein sog. HX Hump angezeigt wird, und der Temperaturverlauf wie beim Puck durch den Kaffee hier durch die BG gedämpft wird. Ohne Brühgruppenthermometer funktioniert das Fanning nicht!

    Durch die modernen Handlüfter mit enormer Leistung und Akkulaufzeit kann man die BG extrem effektiv abkühlen. Aktuell verwende ich den neuen 9000mAh EasyAcc Lüfter mit 53 Stunden Laufzeit (https://www.amazon.de/gp/product/B08B3F8CCH/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1). Hab den Akku seit Kauf (1.9.2020) noch nie wieder aufgeladen (und nutzt den etwa 3 Mal am Tag)! Der schwere Akku im Griff sorgt auch für eine gute Balance und Gewichtsverteilung auf der Tassenablage der Maschine. Der Fan wird genau über die Glocke der E61 platziert. Die fast 100 Grad heiße Gruppe wird mit der höchsten der 4 Stufen des Lüfters z.B. in etwa 90 Sekunden von 98 Grad auf etwa 90 Grad abgekühlt. Das Wasser im HX erhitz dann die BG beim Bezug dann wieder auf 92,5 Grad. Das funktioniert natürlich auch mit jeder anderen Temperatur unterhalb des Maximums wodurch man von Shot zu Shot die Temperatur wechseln kann! Das geht meines Wissens nach mit keiner anderen Methode so schnell und präzise.

    Im Einzelnen nun der Workflow und die Hintergründe dazu:
    • Die Maschine wird zuerst auf eine relativ hohe Boilertemperatur bez. Druck eingestellt. Bei mir sind das z.Z. knapp 1,5 Bar (125 Grad). Die BG erreicht dann etwa 97,7 Grad. Man muß dabei einen Kompromiss zwischen einem hohem Druck (super zum Schäumen), Zeit zum Runterkühlen per Fan und der Möglichkeit Back to Back Shots zu machen (dazu später mehr) finden.
    • Wenn man es eilig hat gibt es die folgende Option: Die hohe Boilertemperatur beschleunigt auch die Aufheizzeit, da man ja beim Fanning nicht auf das Erreichen der Gleichgewichtstemperatur warten muss, sondern den Bezug schon vorher (in der „schnellen“ Aufheizphase) durchführen kann. Man passt die Maschine sozusagen beim „Durchgang“ durch die 90 Grad ab…Das geht durch die ziemlich hohe Wassertemperatur im HX recht schnell. In 20 Minuten kann man tatsächlich einen guten dunklen Espresso geniessen. In dem Fall ist auch kein Fanning nötig!
    • Wenn die Maschine dann ihre Endtemperatur erreicht hat mache ich am Anfang einen kurzen Flush gegen das Blindsieb (Backflush). Das entfernt das erste extrem überhitzte Brühwasser ganz am Anfang des Bezugs. Gleichzeitig wird die Maschine dabei noch rückgespült und gereinigt. Das Blindsieb limitiert trotzdem die Menge an Wasser sodaß man nicht viel Wasser dabei verliert. Backflushen sollte man die Machine sowieso regelmäßig…(ich spare mir dadurch auch das häufige Reinigen mit Kaffeefettlöser. Nicht gut für die E61!)

    • Vor dem Wiegen der Bohnen und dem Mahlen (mit meiner Niche) schalte ich dann den Fan an (höchste Stufe) und stelle ihn auf die Maschine. Den optimal Winkel und Position muß man für jede Maschine ausprobieren. Es hilft auch unten am Griff etwas Rutschfestes zu kleben damit der Lüfter nicht „wandert“. Der erzeugt in der höchsten Stufe tatsächlich einen enormen Winddruck. Während man wiegt, mahlt, dem Becher durchrührt (Statik) und umkippt, leveld (was für ein Wort) und tamt ist die BG genau auf der richtigen Temperatur angekommen (siehe Video). Man verliert durch das Fanning also keine Zeit da das alles parallel abläuft!

    • Der Fan wird beim Erreichen der gewünschten Temperatur weggenommen. Man muß dabei beachten, dass die Temperatur danach noch etwas weiter runtergeht. Ich warte dann meisten noch etwas bis die Temperatur wieder anfängt zu steigen. Die Brühtemperatur ergibt sich dann aus der Mischung der BG Temperatur und des HX Wassers, ist also etwa 2-3 Grad höher als die BG Temperatur nach Abkühlen. Die BG Temperatur hat hierbei aber ein weitaus größeren Einfluß! Durch den kurzen Flush und das BG Thermometer kann man eine extrem hohe Reproduzierbarkeit der Shots erreichen! Man muß sich die Erfahrungswerte mit welcher BG Temperatur man welche Brühtemperatur erhält allerdings erst erarbeiten. Howard Smith, der mir dieses Verfahren bekannt gemacht hat (thanks a lot, man!), hat dazu umfangreiche Messungen mit vielen Messgrafiken durchgeführt. Es lohnt sich das in seinem Guide mal anzukucken! (A guide to managing HX brew temps)

    • Durch die hohe Temperatur des HX Wassers kommt die Maschine bez. die BG nach dem Shot auch sehr schnell wieder auf Temperatur. Mit dem richtigen Timing kann man praktisch ohne Wartezeit so viele (und dann auch ohne weiteres Fanning) Back to Back Shots machen wie man will.

    • Für Cappu-Fans wie mich ist das Ganze ein Segen! Der hohe Druck ermöglicht paralleles Schäumen mit perfektem Rollen bis zum Schluß. Bleibe bis zum Ende des Schäumens immer über 1,1 Bar ohne den Espresso zu überhitzen!! Die Maschine hat dabei im Vergleich zum normalen PID Verfahren (schnöde 0,9 Bar, am Ende 0,6 Bar) so viel Power das man gleichzeitig mit dem Bezug fertig wird mit Schäumen! Wenn ich in Form bin mache ich damit 20 Cappus in Serie ohne Pause dazwischen (vor allem seit ich meine Rocket auf Kanisterbetrieb umgebaut habe). Das hab ich bisher nur mit einer Gastro Maschinen geschafft....
    Anbei noch ein Video zum Ablauf. Durch das Filmen allerdings etwas langsamer als üblich...





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  2. #2 yoshi005, 25.10.2020
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    Interessanter Ansatz. Eventuell wäre auch ein Ansatz mit Kühlrippen auf der BG erwägenswert (wie bei der la pavoni). Wäre spannend, welchen Einfluss das Fanning auf die IntrashotßStabilität hat.
     
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  3. #3 Karl Raab, 25.10.2020
    Zuletzt bearbeitet: 25.10.2020
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    Das wäre aber wohl der Optik der E61 nicht gerade zuträglich:(. Howard hat sogar den Fan mit einem PID gekoppelt und das fest an die Maschine gebaut. Das ist dann eine echte aktive Regelung der Brühtemperatur...(hab ich aber auch aus Gründen der Optik nicht gemacht...)

    Zur IntrashotßStabilität: Schau dir mal die Kurven von Howard an. Das sieht doch eigentlich ganz gut aus....
     
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  4. #4 espressodazu, 25.10.2020
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    Also, irgendwie bin ich irritiert. Geht es hier um den Erhalt des uralten E61-Systems mit den extremen Temperaturschwankungen, die ich aus vielen Beiträgen hier ersehen konnte? Da würde ich dann ja lieber auf eine Maschine mit moderner Gruppe umsteigen. Dieser Aufbau macht ja eine grundsätzlich nette Optik einer E61-Maschine völlig kaputt. Kann ich mir absolut nicht vorstellen, so etwas ständig vor mir zu sehen, wenn ich Espressi zubereite. Ich möchte ja nicht Technik unjd KlimBim bedienen, sondern die Zubereitung selbst zelebrieren. Da kann ich dann doch wunderbar flushen, wenn die E61-Zerikreiser es nun mal fordern.
    Der Beschriebene Aufwand mit der zusätzlichen Technik scheint mir extrem überzogen gegenüber flush.
     
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  5. #5 Karl Raab, 25.10.2020
    Zuletzt bearbeitet: 25.10.2020
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    @espressodazu Jeder wie er oder sie es mag....Ist ja keiner verpflichtet das auch so zu machen. Ist sicherlich nichts für jedermann. Es gab halt ein paar Interessierte die mehr darüber wissen wollten.

    Das normale Flushen ist halt relativ schwer zu steuern, vor allem wenn man verschiedene Bohnen einsetzt. Seitdem ich Purania verwende, also Wasser das ich herbeischleppen muss, bin ich ganz dankbar wenn ich nicht literweise Wasser „wegflushen“ soll und jede Menge unnötige Plastikkanister entsorgen muss. Was den Aufwand angeht sind ja Espresso-Trinker so einiges gewohnt. Was gibt es da nicht so alles: WDT, RDT, Leveler, Tamper, Waage u.a. Da ist das dann auch nicht mehr das Problem. Und zur Optik: Man sieht den Fan ja nur während der 90 Sekunde Bezugszeit....

    Die Temperaturschwankungen der E61 sind übrigens durch die große Masse gar nicht so extrem. Es geht nur um die bewußte Steuerung der Temperatur.

    Wenn einem der Druck im Boiler für das Schäumen von größeren Mengen Milch nicht so wichtig ist kann man natürlich auch mit dem PID und etwas Geduld beim Aufheizen sehr gut temperierten Espresso beziehen, sogar ohne unbedingt flushen zu müssen.

    Aber ich geb dir insofern recht. Eine Dualboiler Maschine mit gesättigter BG oder eine Decent ist sicherlich eine Alternative (klammere die Pro 300 jetzt bewußt mal aus), aber nicht jeder will eine LM, Della Corte, Slayer, Synesso u.a. einkaufen um 25ml richtig temperierten Espresso inkl. Milchschaum zu beziehen....
     
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