Cimbali Junior D/1 Tuning - Schnellaufheizung

Trotz umfangreicher Schutzmaßnahmen, wie Abstandsregeln und Maskenpflicht hat mich das Upgrade-Virus mal wieder erwischt. Lange Aufheizzeiten, prinzipbedingte Überhitzung, komplizierte Bedienung unter Umgehung der Klospülungs-Mengendosierung, zu wenig Dampfleistung.....vielleicht doch eine Xenia mit großem Boiler, den starken Heizpatronen usw.?

Aber die Vernunft setzt sich mal wieder durch. Um 1800€ für eine ordentliche Konfiguration sind doch eine Menge Geld. Und gegenüber der kompakten Gastromaschine handelt man sich mit der Haushaltsmaschine dann doch auch ein paar Nachteile ein. Schon allein der kleine Kessel ist eigentlich ein Ausschlusskriterium: Hier werden jeden Morgen als erstes zwei 700ml Portionen Teewasser gezapft. Kein Problem mit dem 2,5l Kessel, aber dafür müsste eigentlich neben der Xenia ein eigenes Gerät her.

Die prinzipbedingte Überhitzung stellt sich während Upgraditis-Überlegungen eigentlich auch immer wieder neu als Vorteil heraus: Die Tassen müssen (vor allem, wenn der Kessel bald wieder gedämmt ist) einfach vorgewärmt werden und das lässt sich perfekt in den Arbeitsblauf integrieren.

Also bleiben noch Aufheizzeit, Dampfleistung und die Bedienung als optimierungsbedürftig.

Die alten Juniors sind mit dem 1300W (220V -> entspricht 1420W bei 230V) Heizkörper nicht gerade üppig bestückt. Beim Aufheizen bei komplett abgekühlter Maschine vergehen bis zum ersten Abschalten des Druckschalters 14:30 min. Ich betreibe die Maschine mit 0,8-0,9bar Kesseldruck. Beim Dampfbezug sinkt der Druck langsam ab, so dass ich schon ein Zeitrelais eingebaut habe, mit dem ich den Druckschalter zeitgesteuert überbrücken und den Druck zum Milchschäumen erhöhen kann.

Ich habe zuerst einen neuen 1800W Heizkörper für die neuen Juniors bestellt und festgestellt, dass der mit dem Fühlertauchrohr nicht in den Flansch passt. Wenn schon gebastelt werden muss, dann darfs gerne auch noch etwas mehr sein, habe ich mir gedacht. Weiter recherchiert und einen Heizkörper mit 2050/2440w 220/240V eigentlich für eingruppige M25 - M30 gefunden. Die Leistungsangabe entspricht etwa 2240W bei 230V Netzspannung und damit 820W Mehrleistung.

Der Heizkörper ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie der 1800W Junior Heizkörper, mit Fühlertauchrohr für das Sicherheitsthermostat. Und etwas länger, aber im Kessel ist genug Platz. Das Tauchrohr musste weg, ich habe es mit einem Oszillationswerkzeug am Flansch abgeschnitten:

Vorne war es auch nochmal an einen Heizstab gelötet, dort habe ich es auch abgeschnitten:

Leider hat der Heizstab etwas Schaden genommen. Das Problem ist, dass das Lot deutlich härter ist, als das Kupfer und das Sägeblatt rutscht gerne in das weiche Kupfer ab. Ein bisschen verschliffen und es sieht wieder etwas besser aus.

Das Tauchrohr hinterlässt natürlich eine Öffnung, in die ich ein Gewinde geschnitten habe und einen Gewindestift (abgeschnittene Edelstahlschraube) mit Flüssigdichtung eingeklebt:


Dann noch die Verdrahtung geändert und sicherheitshalber mit zwei statt wie davor mit nur einem Anlegethermostat eingebaut:

Die Ergebnisse sind super: Der Druckschalter schaltet schon nach genau 8 Minuten zum ersten Mal ab. Also 6,5 Minuten schneller. Und der Druck steigt selbst bei voll aufgedrehtem Dampfhahn nach dem anfänglichen Druckabfall wieder langsam an.

Die Druckregelung ist stabil und funktioniert perfekt mit meinem schon ein paar Jahre alten Umbau auf einen sehr präzisen Druckschalter, den ich hier beschrieben habe: Alternative für Pressostat - Beispiel Cimbali Junior


Teil 2 folgt....

 

Und weiter gehts....6,5 Minuten Zeitersparnis ist ja noch nicht viel im Verhältnis zu den 30-40 Minuten, die die Brühgruppe am Ende doch noch benötigt, bis sie durchgewärmt ist.

Also habe ich mich von den optionalen Heizpatronen in der Brühgruppe der Xenia inspirieren lassen, und nach einer Stelle gesucht, an der Junior eine zusätzliche Brühgruppenheizung anzubringen. Ganz vorne gibt es was passendes für zwei längliche Heizelemente in zwei symmetrisch angeordneten Winkeln. Heizpatronen findet man z.B. recht günstig in zylindrischer Bauform in verschiedensten Durchmessern und Längen. Ich habe mich für 2x 160W in den Abmessungen 6,5x50mm entschieden.

Um eine gute Wärmeübertragung in die Winkel zu erreichen, habe ich mir massive Kupfer-Vierkantstangen in der passenden Länge zugeschnitten und mit Längsbohrungen für die Heizpatronen versehen:


An dieser Stelle sollten sie angebracht werden:

Dafür musste ich die Teile noch etwas zurechtschnitzen, weil in dem Guss der Brühgruppe einige Unebenheiten in den Ecken vorhanden sind und kein guter Kontakt möglich war:

Dann kamen noch Gewinde für Madenschrauben zur Fixierung der Heizpatronen dazu. In die schon vorhandene Bohrung oben auf der Brühgruppe habe ich auch ein Gewinde geschnitten und die Kupferteile mit einem vorgebogenen Messingwinkel elastisch fixiert:

Zwischen den Winkel und die Brühgruppe kam noch ein PT1000 Temperatursensor mit Anlegeklotz mit Bohrung für die Temperaturregelung- bzw. Steuerung. Natürlich alles mit Wärmeleitpaste an den entsprechenden Stellen.

Zur Steuerung habe ich einen Arduino nano zusammen mit einem Relaismodul mit 2 Relais, einem Buzzermodul und einem PT1000-Sensorinterface in ein möglichst kleines Gehäuse gefummelt:

Und das ganze in die Elektronikbox unter der Abtropfschale gepackt:

Dazu mussten erstmal die Reihenklemmen samt der am Boden vernieteten Hutschiene raus und alles etwas kompakter mit Wago-Hebelklemmen aufgeräumt werden.

Der Microcontroller heizt die Brühgruppe nur beim Start bis zu einer Abschalttemperatur auf, die auf Basis der gemessenen Temperatur beim Einschalten berechnet wird. Dabei wird die Messstelle an der Brühgruppe gezielt überhitzt. Nach einer kurzen Ausgleichszeit hat sich die Wärme dann im Messing verteilt. Mit dem Buzzer signalisiert mir der Arduino Betriebsbereitschaft, weil ich vorher ganz oft vergessen habe, wenn ich die Maschine eingeschaltet habe (man musste ja bisher auch so lange warten). Da mir Energiesparen wichtig ist, ist das sehr hilfreich. Über einen Taster kann ich umschalten zwischen regelmäßiger Erinnerung, nur einmal Bereitschaft signalisieren oder stumm.

Zur einfacheren Bedienung greife ich am unbenutzten Kontakt des Kaffeebezugstasters das Signal ab. Damit habe ich eine zeitgesteuerte Extraktion realisiert. Vor Ablauf der eingestellten Zeit kann ich den Bezug jederzeit durch nochmalige Betätigung des Tasters stoppen, z.B. beim Spülen der Brühgruppe/Abspülen des Siebträgers. Mit dem Öffnerkontakt eines Relais unterbreche ich dazu den Kontakt zu einem der Sonden in der Klospülung. Bei einem Leerbezug nutze ich trotzdem die Mengendosierung der Klospülung, so dass gerade eine Cappucinotasse voll wird. Damit habe ich alle Anwendungsfälle abgedeckt, so dass ich nur noch den einen Taster zur Bedienung brauche und der Wahlschalter immer in einer Position bleibt.

Jetzt habe ich schon wieder die Anzahl der hochladbaren Dateien erreicht und benötige wieder einen neuen Post für das Ergebnis der Schnellaufheizung

 

So jetzt noch das wichtigste Ergebnis der ganzen Aktion (Im Anhang nochmal ne schönere Grafik als PDF):

Ich habe als Orientierung bei voll aufgeheizter Maschine mehrere Espressi bezogen und die Temperatur an der Messstelle aufgezeichnet, um ein Gefühl dafür zu bekommen, welche Zieltemperatur ich erreichen will. Dafür habe ich einfach nach Augenmaß den Mittelwert genommen. Die gewünschte Temperatur wird ohne die Zusatzheizung nach etwa 33 Minuten erreicht. Aufzeichnungen gibt es leider nur mit der neuen, stärkeren Kesselheizung. Ein Vergleich mit dem ganz ursprünglichen Zustand wäre natürlich schön, der Rückbau nur für die Messung ist mir aber zu aufwändig. Ich gehe davon aus, dass es grob nochmal ca. 5 Minuten ausmacht.

Zum Vergleich sind zwei Aufzeichnungen mit der Zusatzheizung dargestellt. Das Ergebnis ist so wie erhofft. Beim Kaltstart sind nach etwa 12 Minuten die Ausgleichsvorgänge weitestgehend abgeschlossen und der Temperaturverlauf entspricht dem ohne Zusatzheizung, um 21 Minuten auf der Zeitachse verschoben. Ich denke, schon nach 9-10 Minuten sind die größeren Ausgleichsvorgänge abgeschlossen, die einen nennenswerten Einfluss auf die Extraktion haben könnten. Wenn man den Verlauf bei den Bezügen betrachtet, scheint es ohnehin so, dass ein paar °C an der Messstelle wenig Einfluss haben können, weil spätestens wenn Wasser durch die Brühgruppe fließt, wieder alles mögliche durcheinandergewirbelt wird. Ich habe auch bei sehr frühen Bezügen keine Extraktionsfehler feststellen können (Geruchssinn ist aber auch noch durch COVID beeinträchtigt).

Fazit: Espressobezug nach weniger als 10 Minuten möglich mit Gastro-Zweikreiser