Espresso-Maschine im Selbstbau?!

AW: Espresso-Maschine im Selbstbau?!

@Wasu Cool eine Carbongehäuse. Ist die Frage ob Carbon wirklich ein gutes Material dafür ist. Denke ein Wärmeisolierendes Gehäuse ist sicherlich nicht falsch. Metall was Rosten kann finde ich auch nicht so toll. Klar Edelstahl ist robust.
Was ist wenn man an Carbon mit dem Siebträger knallt. Bricht das oder splittert es? Wie sieht es mit Reinigungsmittel aus?
Ein Material was Wärmeisoliert und super robust ist wäre schon toll.
Gunnar

 

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HOLZ! :-D

lg der Tischler

 

AW: Espresso-Maschine im Selbstbau?!

Carbon ist nich sonderlich UV-beständig. Man müsste also die erste Schicht nur für die Optik mit der Faserrichtung so verlegen das es gut aussieht.
Darunter die Fasern so, dass sie von der tragenden Funktion aus gesehen korrekt sind.

Das Carbon selbst splitter nicht, aber das "Bindemittel" zwischen den Fasern. Man müsste es Lackieren und mit der Schichtstärke experimentieren. Problematisch seh ich das nicht, wenn ein Vogel gegen eine Tragfläche von einem Segelflugzeug knallt splitter auch nicht gleich was ab.
Reinigungsmittel oder Feuchtigkeit sind je nach verwendetem Klarlack mehr oder weniger Problem.

Vorteil wäre eben die Optik, robust, stabil wärmeisolierend.
Wenn man einmal das Laminieren (also das Verkleben der Fasermatten) optimiert hat (die richtige Faserrichtung und Legefolge) könnte man Gehäuse relativ unproblemtisch in Serie herstellen und so ein Carbongehäuse wäre doch......

 

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'tschuldigung daß ich den hier versammelten Designern jetzt so unvermittelt und ungefragt dazwischenplappere, aber sollte man nicht mal versuchen diese Materialschlachten (zig kg schwere Brühgruppen, Stahlplatten und was noch alles) zu vermeiden und stattdessen die Sache mit einem neuen Konzept anzugehen?

Immer wieder kommen folgende Probleme zur Sprache, die zum Grossteil aus den bestehenden alten Konzepten entstehen:
- hoher Engergieverbrauch bzw. Kessel abschalten/isolieren
- schwierige Temperaturvorgabe bzw. -kontrolle
- schwierig zu kontollierendes Druckprofil (ausser Handhebel ohne Feder)
- lange Aufheizzeit
- Verkalkung
- grosser Platzbedarf
- hohes Gewicht
- schwieriger Transport (Kauf, Wartung, Reperatur)

Irgendwann habe ich mal überschlagen, dass nur weniger als 500W nötigtig sind, um pro Sekunde 1ml Wasser von Zimmer- bzw. Leitungstemperatur auf 90irgendwas °C zu bringen (Wenn ich mich nicht verrechnet habe und auch noch richtig erinnere).
Es ist also völlig unnötig das 20 - 500fache, der zur Extraktion gebrauchten Wassermenge und auch noch 20 und mehr Kilo Metall auf ca. 100°C zu bringen!
Im Grunde ist man ja bei Kenntnis der Zulauftemperatur recht einfach in der Lage nur durch die kontrollierte Zuführung von elektrischer Energie z.B. mit Hilfe eines Magnetron (Microwelle) das gewünschte Brühwassertemperaturprofil zu erreichen (wg. gut bekannter Wärmekapazitätskonstante des Wassers).
Und weil Hebeln bzw. Kolben eh' cooler sind (kein Lärm, keine Verkalkung) wäre es doch u.U. pfiffig anstatt einer Pumpe, vieler Leitungen und diverser Ventile einen elektromechanisch betätigten Kolben zu haben und das eben erwähnte Magnetron nahe der Dusche oder sogar integriert im (Keramik)kolben zu haben, um das Wasser unmittelbar vor dem Kontakt mit dem Kaffeepulver (oder sogar im Kaffee??) aufzuheizen und die Extraktion wiederum mit genau gewünschtem Druck auszuführen (Kolbenfläche bekannt, Druck proportional dem Kolbenmotorstrom).

Soweit die wilden Ideen; aber für Basteln in der Garage ist das wohl eher nix.

Z.

 

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@zamzon

Ich denke, für die Punkte 2 (relevante Teile temperaturgeregelt elektrisch beheizt), 3 (Regelung der Pumpe) und 4 (Brühkopfheizung + automatisches Spülprogramm zum Aufheizen) habe ich schon teilweise erprobte Lösungsansätze, mit den mir zur Verfügung stehenden Mitteln muss ich bei 1 gewisse Kompromisse eingehen:-? und an den letzten 4 Punkten kann ich halt nichts ändern. Sinnvoll ist das alles sicher nicht, aber es bleibt ja noch die Freude am basteln...:-D

Alle (natürlich nur meine) Überlegungen über eine intelligente Regelung einen Durchlauferhitzer präzise zu regeln hätten jahrelange Versuchsreihen benötigt. Für einen Doppio sind zwar nur ca. 700W erforderlich, für den Wärmeübergang durch Wärmeleitung ist jedoch entweder eine große Fläche oder ein hoher Temperaturgradient erforderlich und die Parameter dieses Systems ändern sich mit fortschreitender Verkalkung. Man kann die Regelung zwar sicher adaptiv realisieren, dazu müsste sich aber jemand finden, der die gewählte Strátegie und die getroffenen Annahmen verifiziert (wie kann man eine Maschine eigentlich am schnellsten gezielt verkalken...?;-)). Einen Unterschwinger am Anfang und einen Überschwinger am Ende wird man jedoch kaum vermeiden können, sonst müsste man die durchfliessende Wassermenge parallel zur nur langsam änderbaren wirksamen Heizleistung hoch- und runterfahren.

Das nächste Problem wäre ein Flush. Entweder müsste die Flussrate stark begrenzt werden (irgendwie nicht so toll) oder die Heizung ca. 3000W (hatte ich irgendwann mal grob überschlagen) haben, da mangels Masse sonst sofort die Wassertemperatur fallen würde.

Alternativen, bei denen die beteiligten Massen (bei einer konventionellen 3000W-Heizung ist die beheizte Masse schon relativ groß) kleiner sind, würde ich auch nicht als Garagen- (oder Keller-)tauglich bezeichnen.

Mit einer Kaskadierung - wie von Gunnar bereits erprobt - von 2 Boilern ist das alles sicher viel unkritischer.


Was das Gehäuse angeht: mein Ansatz wäre, die heißen Komponenten zu isolieren. An dieser Stelle ist die Oberfläche geringer, so dass eine Isolation mit weniger Material möglich ist. Außerdem müssen ja die Pumpe und alle anderen "kalten" Komponenten nicht unnötig aufgeheizt werden. Ich denke da z.B. an die bei manchen Exemplaren scheinbar wie die Fliegen wegsterbenden Trafos;-).

Bei einer "selbsttragenden Karosserie" könnte die Wartbarkeit etwas verschlechtert werden. Mir fehlt da vielleicht die Erfahrung, aber auf den Bildern in den Restaurationsthreads sieht das superpraktisch aus, wenn man das gesamte Gehäuse abnehmen kann ohne die Funktion zu beeinträchtigen.

 

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@Dejan seit wann ist Holz robust schon gar in Verbindung mit Wasser.
@zamzon Dualboiler Handhebel fände ich auch spannend. Vielleicht den Brühboiler sogar als Kaskade mit dem Kolben.
Eine gewisse Messe ist aber schon erforderlich um die Temperaturkonstanz in den Griff zu bekommen
Gunnar

 

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@boing ja hat schon was das man ohne Werkzeug die Seitenteile der UNO abnehmen kann. So hat man sie in 30 Sek. nackt vor sich stehen und kommt an alles ran.
Ein Nichttragendes Gehäuse hat auch Vorteile.
Gunnar

 

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@zamzon: ein magnetron halte ich für nicht praktikabel. allein schon, die strahlung effektiv abzuschirmen dürfte nicht ohne werden. wenn schon, dann würde ich induktiv heizen. bei der induktiven heizung hättest du eine recht gute regelbarkeit, gezielte wärmeerzeugung, aber eben auch den nachteil der doch recht hohen benötigten leistung - induktiv heizt halt auch nur indirekt.

 

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Ein wirklich toller Tread weil sichtbar wie weit die Identifikation geht und wo die technische Raffinesse liegt. Wir haben im Rahmen von Konstruktionen eine Brasilia Club auf Vertikalboiler umgebaut und teilkardanisch auf eine Yacht gebracht. Mit der Menge an Komplikationen hatte ich vorher nicht gerechnet. Das Ding läuft bis 15Grad Lage ( das war die Herausforderung ) auf dem "Bötchen" ganz gut. Danach haben wir eine "Schaumaschine" aus einer Carimali Beta gebaut, das war einfach veränderte Abstände etc. konnten über den Druck geregelt werden, Gehäuse teils Metall teils Plexi mit ordentlich Abstand. Im Moment läuft ein Experiment im Rahmen dessen versucht werden soll Jugendliche über eine Qualifizierungsmaßnahme an gewisse Formen von Technik heran zu führen. Sich in Kleingruppen mit Maschinen zu beschäftigen halte ich da für angebracht, da ich vom Grundverständniss bis in Details gehen kann. Ziel soll sein aus "Resten was vorzeigbares zu konstruieren". Natürlich werden Schritte zur Sicherheit eingebaut, es wird alles abgedrückt und für die Elektrik kommt ein Spezialist dazu. Ich denke jedoch das wir nach Fertigstellung mit einem zumindest vertretbaren Ergebnis aufwarten werden. Deshalb auch meine Überzeugung aus diversen vorhandenen Komponenten abzuleiten und so etwas neues entstehen zu lassen. Da werden wir sicher nur wenig berechnen, das kommt nur selten beim Klientel an, jedoch um so mehr praktisch vermitteln. Was den Bau der Maschine für die eigene Nutzung und auf einem dem entsprechenden Stand betrifft verfolge ich dieses Ziel auch schon einige Zeit. Die Zeichnung ist da, der Rest, wir werden sehen. Alles getreu meiner Überzeugung, dass der ST die logische Weiterentwicklung des zumeist männlichen Spieltriebes, ausgelebt an Dampfmaschinen, ist. Mit der Ausnahme, man(n) wird ja älter, also darf auch was genussvolles rauskommen. (Selbstverständlich billige ich den Damen gleiches zu, kennne leider nur wenige die eine Dampfmaschine hatten) In diesem Sinne hoffe ich hier noch viel inspirierendes zu lesen und wünsche allen einen guten Rusch und ein erfolgreiches Jahr 2010
( Bei Interesse werde ich im Jan. mal ein paar Bilder einstellen. )

 

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Ich habe mich nicht deutlich genug ausgedrückt: keine Massen, die sich mit erwärmen! Keine Boiler oder gar Kaskaden daraus! Keine Brühkopfheizung und keine Pumpen. Und erst mal nur Kaffeezubereitung. Warum muss am selben Gerät auch eine (wiederum abschaltbare) Dampfeinheit sein? Es gibt ja auch keinen Ofen mit eingebautem Mixer.

Die Idee ist nur das Wasser und nur genau da zu erwärmen, wo es heiss sein muss: unmittelbar vor oder beim Austritt aus dem Duschsieb! Und diese Erwärmung um 70-80°K "on the fly" mit einer Flussrate von ca. 1ml/s erfordert ohne Verluste bei idealem Wirkungsgrad gerade mal 300-340W Leistung (4,2Ws/gK).
Kennt man die Zulauftemp. des Wassers, sind bei bekanntem Wirkungsgrad der Heizung nur genau x Watt Leistung ins Wasser zu "pumpen" damit es passt.
Und weil kaum irgendwo heisses Wasser "steht" kann auch nix verkalken. Das wäre der grosse Vorteil eines Magnetrons gegenüber einem Durchlauferhitzer. Es ist nur wichtig, dass das Kaffemehl bzw. die Emulsionsflüssigkeit nicht zu sehr durch das sie haltende Material des Siebträgers abgekühlt wird: kein Metall. Keramik? Carbon?

Und die Strahlung eines Magnetrons ist mit so einem langweiligem Metallgitter, das in der Tür jeder Micro für 50 € zu finden ist, offenbar ausrechend gedämpft.

Z.

 

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Wo ich offenbar schon alle mit dem Magnetron verschreckt habe, schiebe ich gleich noch eine vielleicht etwas weniger abenteuerliche Idee hinterher:
Warum baut niemand einen Einkreiser mit 1,x Bar Überdruck im Kessel für Dampf, dessen Brühwasser aber anstatt mit einem HX mit Hilfe einer Art "Mischbatterie" und x% kaltem Tankwasser auf die gewünschte Brühtemperatur gebracht wird? Oder gibt's das schon??

Bevor das kalte Wasser dazukommt, dürfte der Kopf ja - je nach thermischem Widerstand zum Boiler - schön heiss sein, aber - wenn das Wasser erst unmittelbar vor dem Duschsieb zugemischt wird - kein zu heisses Wasser auf den Kaffee treffen.
Ausserdem müsste die Maschine schneller aufheizen, weil die Boilertemp. ja um einiges höher ist.
Die unbekannte Temp. des Tank- bzw. Kaltwassers erfordert zwar eine dynamische Einstellung des Mischverhältnisses, erlaubt damit aber auch gleichzeitig zusammen mit der "energetischen Reserve" des überheissen Wassers und des prinzipiell fast trägheitslosen Mischvorgangs eine effektive Temperaturregelung während des Bezugs. Das würde sogar einen kleinen Boiler erlauben, dessen Wassertemperatur während des Bezugs bereits sinkt.
Für den Boiler selbst wäre ein Anlegethermostat ausreichend und für die Regelung der Mischbatterie könnte man sich hier wirklich mal sinnvoll den prinzipiellen Vorteil einer schnellen PID Regelung zu nutze machen.
Aber das ist wschl. auch wieder nix für die Garage zum Basteln :-/

Z.

 

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Eine feste Zumischung gibt es schon. Die Carimali Eta Beta hat meine ich eine und einige andere Maschinen auch. Eine richtige Mischbatterie gibt es glaube ich aber nicht. Aber wieso nicht gleich eine Thermostat Mischbatterie ? Für die Dusche gibt es die für ca. 20-50 °C Wasser. Das Ding kommt ohne Strom aus und regelt sich mit einem Wärmedehnbaren Ventil. Das für 75-100°C wäre es doch.
Ganz ohne die olle Elektronik. Und das geht dann auch mit HX. Und der Boiler kann dann z.B. 1.5- 2 Bar haben.
Gunnar

 

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Genau. COOL. War mit gar nicht klar, dass in der Dusche auch eine temperaturbasierte Regelung statt findet! Hmm, ja das wäre ja wirklich praktisch! Und so simpel!

Schon, aber das geht doch dann eben auch ohne HX, wenn eh' ausreichend kaltes Wasser beigemischt wird. Das würde die Sache sicher billiger machen. Die Idee war ja gerade den HX und seine Probleme (Kosten, Entkalkung, Überhitzung, Beschränkung des Boilerdrucks) zu vermeiden. Aber vielleicht verkalken die wärmedehnbaren Ventile auch recht leicht?

Z.

 

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Jetzt habe ich gerade die Suche nach einem Magnetron abgeschlossen (es gibt tatsächlich solche Geräte als Durchlauferhitzer, die sehen aber etwas zu groß geraten aus);-).

Die Idee mit dem Mischventil finde ich nicht schlecht, auch wenn die praktische Realisierung nicht so ganz einfach ist (Druckfestigkeit >15bar, sehr schnelle Regelung, klein). Vielleicht kann man auch einfacher zwei getrennte (und geregelte) Pumpen verwenden. Damit das funktioniert, müssen bei nur 25ml Flüssigkeit dennoch alle mit dem korrekt temperierten Wasser in Berührung kommenden Teile schon vor Bezugsbeginn die passende Temperatur haben. Selbst bei Kunststoffen ist die Wärmekapazität gar nicht so gering dass sie vernachlässigbar wäre.

An der Aufheizzeit ändert aber die höhere Temperatur nichts, da dafür in erste Linie die thermischen Zeitkonstanten (bedingt durch die mechanischen Abmessungen und Materialien der Bauteile) relevant sind. Diese Zeitkonstanten bestimmen, wie lange es dauert bis sich eine konstante Temperaturverteilung einstellt. Am einfachsten kann man die reduzieren, wenn der "thermische Abstand" zwischen Heizung und dem kritischen Bauteil möglichst klein ist. D.h. besser mehre kleine Heizungen als eine Große (einzeln geregelt). Ich habe für diesen Zweck z.B. eine elektrische Brühkopfheizung verwendet und den Durchlauferhitzer thermisch vom Brühkopf getrennt.

Vielleicht kann man auch eine Kaskade verwenden und das Mischventil zwischen die beiden relativ kleinen Boiler setzen.:lol:

 

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Jein. Versucht man bis auf über 100 °C aufzuheizen, sind z.B. 94°C viel schneller erreicht. Gerade das "Ende" der e-Kurve ist ja flach. Vorher gehts viel steiler.

Z.

 

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Funktioniert für deine Bedürfnisse nicht, da in solchen Armaturen als Regelorgane Dehnstoffkörper mit spez. Wachs oder Flüssigkeiten verbaut sind. Die mind. Wasserzapfmenge für eine einigermaßen stabile Regelungen ist nicht unter 2,5 Liter pro Minute.

Grüße
Ralf

 

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Vorher geht's nur dann wesentlich schneller, wenn man das System ansonsten unverändert lässt. In diesem Fall stellt sich aber eine höhere Endtemperatur ein. Um die Endtemperatur konstant zu halten ist entweder eine bessere Kühlung des Brühkopfs erforderlich (geht dann tatsächlich etwas schneller, verbraucht jedoch Energie) oder ein größerer Wärmewiderstand (dann geht's aber eher langsamer als zuvor). Mit einem einfachen "elektrischen" Ersatzschaltbild kann man die verschiedenen Fälle einfach gedanklich durchspielen.

 

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Ach hier ist noch mal der Link vom Thermostatventil
http://de.wikipedia.org/wiki/Thermostatventil
@Funfzig Kilo das ist na klar schade das erst so viel Wasser durchlaufen muss. Würde so ja so wie so nicht gehen da die nur bis 70°C gehen. Den Dehnstoffkörper müsste man ja so wie so wechseln (bis 100°C) vielleicht kann man ja auch was schneller reagierendes einbauen. Und die ersten paar ml ins Abwasser leiten.
@zamzon ja dann würde man auch mit nur einem großen Kessel auskommen. Ach ne doch nicht Brühdruck wäre fürs schäumen wohl etwas hoch. Also doch ein HX
Gunnar

 

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Hat jemand schon diesen Artikel gelesen:

The Mind and Machines of Verna Design • Home-Barista.com

Da hat sich auch schon jemand Gedanken gemacht...