2018 sind wir auf die ersten Espressomaschinen mit Dickfilmheizer gestoßen. 2024 ist die Technologie des Dickfilmheizers als Flow Through Heater, Fast Through Heater oder ThermoJet im Espressomaschinen- und Kaffeemaschinenmarkt angekommen. Dickfilmheizer haben nicht nur den Thermoblock in Sachen Leistungsfähigkeit und Flexibilität überholt, sondern setzen mehr und mehr die Hersteller von traditionellen Espressomaschinen mit Boiler unter Druck.
2018 testeten wir die Sage Bambino des australischen Herstellers Breville, der in Europa unter dem Namen Sage Appliances operiert. Die Maschine war beeindruckend schnell auf Temperatur, ließ aber in Sachen Temperaturkonstanz zu wünschen übrig. Kurz darauf stand auch die Sage Barista Pro auf unserem Testtisch und spätestens damit wurde deutlich: das Potential von Dickfilmheizern ist enorm.
Beide Maschinen waren mit einem Dickfilmheizer des niederländischen Unternehmens Ferro Techniek ausgestattet. Während Sage seine “Dickfilmheizer” mit dem trendigen Marketingnamen “ThermoJet” eingeführt hat, werden die Heizelemente vom Hersteller selbst Flow Through Heater genannt. Wie der “Flow Through Heater” funktioniert, in welchen Maschinen er mittlerweile vorkommt und was das für den Markt bedeutet, ist Thema in diesem Artikel.
Was haben Maro, Zuriga Generation 2 und Unica gemeinsam mit Sage Bambino und Sage Barista Pro? Sie teilen sich eine Heiztechnologie, nämlich den Dickfilmheizer. Und sie sind damit in guter Gesellschaft. Denn auch die Tone Filterkaffeemaschine, der Aiden Precision Coffee Maker oder das Milchsystem ETNA setzen auf den Dickfilmheizer. Die Reihe der Hersteller, die auf Dickfilmheizer aus dem Hause Ferro setzen, wird bald um zwei weitere innovative Espressomaschinen ergänzt: Roxy Espresso und nunc.
Was für eine erstaunliche Erfolgsgeschichte, die das niederländische Unternehmen aus Gaanderen im Gelderland vorweisen kann. Das rund 30 Mitarbeitende umfassende Unternehmen ist spezialisiert auf Dickschicht-Heizelemente, die auf Metallsubstraten gedruckt werden und für unterschiedliche Branchen maßgeschneiderte Lösungen bieten. Ferro ist Teil der Otter Control Group und produziert in Ungarn sowie im Süden Chinas gemeinsam mit Otter.
Die Geschichte des Flow Through Heaters von Ferro nahm 2013 Fahrt auf. Der Hersteller stellte ein „Entwickler-Kit“ zusammen, das alles beinhaltete, um Prototyp-Anwendungen zu bauen. Teil des Kits war also neben dem FTH MK2 auch eine Pumpe, ein Durchflussmesser sowie eine Steuerplatine. Dieses Kit wurde von rund 100 Unternehmen bestellt.
Interessant ist, dass Ferro bereits 2007 eine ältere Version des FTH, den sogenannten „FTH MK1“, entwickelt hat. Dieser konnte aber maximal 2,5 Bar Druck verarbeiten und kam deshalb in Maschinen mit Pads zum Einsatz. Für das Brühen von Espresso sind Druckstandards von bis zu 15 Bar je nach Pumpe notwendig.
Der „FTH MK2“, der für Espresso geeignet ist und auch Dampf für das Aufschäumen von Milch erzeugen kann, wurde im Jahr 2010 als Proof-of-Principle fertiggestellt. Die Produktion des FTH wurde dann im Jahr 2015 hochgefahren, wobei Sage/Breville als First Mover zentral für die Erfolgsgeschichte des Dickfilmheizers sein wird.
Der Dickfilmheizer hat gegenüber Boilern und auch Thermoblock-Systemen einige Vorteile.
Die geringe thermische Masse des FTH ermöglicht extrem schnelle Aufheizzeiten, da nur eine kleine Wassermenge erwärmt werden muss. Die Maro Model 1 benötigt beispielsweise nur 4 Minuten, um die Betriebstemperatur zu erreichen. Die Zuriga E2 Generation 2 heizt sogar in nur 2 Minuten auf. Der Dickfilmheizer ist jeweils noch schneller bereit. Es sind die trägeren thermischen Elemente – wie der Siebträger – die hinter dem Flow Through Heater herhinken.
FTH-Systeme sind energieeffizienter als Boiler, da sie bedarfsgerecht heizen. Dadurch wird Energieverschwendung durch das Warmhalten großer Wassermengen vermieden. Die Zuriga E2 Generation 2 erreicht einen Spitzenwert von 0,058 kWh bei 5 doppelten Espressobezügen inklusive Aufheizzeit. Die Maro Model 1, der Sage Bambino und Co. sind gleichermaßen effizient. Zum Vergleich: Viele Espressomaschinen mit Boiler verwenden für 5 Espressobezüge inklusive Aufheizzeit 0,2 bis 0,5 kWh.
Die flache Bauform und die direkte Wärmeübertragung des FTH ermöglichen eine sehr genaue und schnelle Regelung der Wassertemperatur. Dies ist für die Extraktion von Espresso von entscheidender Bedeutung, da Temperaturschwankungen den Geschmack des Kaffees negativ beeinflussen können. Die Maro Model 1 setzt hier neue Maßstäbe und gehört bereits nach 4 Minuten zu den drei präzisesten Espressomaschinen hinsichtlich der Temperaturstabilität, die wir jemals gemessen haben. Dieser Vergleich hält auch mit Boilern stand, die über längere Zeit aufgeheizt sind und ihr thermisches Gleichgewicht erreicht haben. Interessant ist, dass eine schnelle Anpassung der Temperatur nach oben wie nach unten möglich ist. Bei Boiler-Espressomaschinen gestaltet sich insbesondere die Abkühlung aufgrund der hohen thermischen Masse langwierig.
Bei der Dampferzeugung zeigt sich das tatsächliche Potenzial von Dickfilmheizern. Innerhalb von Sekunden sind die Heizer einsatzbereit.
Die Performance der Maro Espressomaschine mit ihrem 2300-Watt-FTH zeigt, dass die Technologie prinzipiell auch für die Gastronomie geeignet ist. Wir haben weder beim WBC-Temperatur-Protokoll noch beim Schäumen Leistungseinbußen festgestellt.
Die geringe Größe und die flache Bauform des FTH ermöglichen die Entwicklung kompakterer Espressomaschinen oder die Integration des FTH in die Brühgruppe, beispielsweise zur Erwärmung des Siebträgers.
Ferro gibt an, dass im Dickfilmheizer weniger Kalkbildung stattfindet. Gründe dafür könnten darin liegen, dass kein stehendes Wasser im Dickfilmheizer verbleibt. Eine eigenständige Entkalkung des Dickfilmheizers ist jedenfalls – im Gegensatz zu vielen Boiler-Espressomaschinen – möglich.
Das zu erhitzende Wasser fließt in der Regel durch einen Kanal, der in das Substrat des Dickfilmheizers integriert ist. Dieser Kanal kann verschiedene Formen haben, um den Fluss des Wassers zu optimieren und die Wärmeübertragung zu maximieren.
Hier sind einige wichtige Punkte zur Konstruktion des Kanals:
Durch die Integration des Kanals in das Substrat des FTH wird eine direkte und effiziente Wärmeübertragung vom Heizelement auf das Wasser gewährleistet. Die Form des Kanals kann so gestaltet werden, dass die Fließgeschwindigkeit und die Turbulenzen des Wassers optimiert werden, was zu einer schnelleren und gleichmäßigeren Erwärmung beiträgt.
Wir haben viele der oben genannten Espressomaschinen bereits auf ihre Temperaturstabilität überprüft. Während einige der Hersteller sehr genaue Temperaturen erreichen, schwanken die Temperaturen bei anderen stark. Der Dickfilmheizer erlaubt eine sehr präzise Steuerung und Messung der Temperatur. Ein sehr guter Regelkreis ist jedoch notwendig, um auf präzise Temperaturen zu kommen.
Die Integration von Temperatursensoren und die damit verbundene präzise Steuerung sind entscheidende Aspekte für die optimale Funktion von Dickfilmheizern (FTH). Sie ermöglichen eine genaue Überwachung der Temperatur und eine dynamische Anpassung der Heizleistung, um die gewünschte Temperatur konstant zu halten.
Die Integration des Temperatursensors erfolgt typischerweise in der Nähe des Heizkanals, um die Temperatur des fließenden Wassers möglichst genau zu erfassen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Platzierung:
Für die Steuerung der Heizleistung wird ein Regelkreis eingesetzt, der die Messwerte des Temperatursensors mit dem Sollwert vergleicht und die Heizleistung des FTH entsprechend anpasst.
Moderne FTH-Systeme nutzen oft Mikrocontroller, um die Steuerung zu übernehmen. Diese ermöglichen eine hochpräzise und flexible Regelung der Heizleistung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie z. B.:
Die Integration von Temperatursensoren und die mikrocontrollerbasierte Steuerung ermöglichen eine hochpräzise und flexible Temperaturregelung in FTH-Systemen.
Dadurch werden diese Systeme zu einer idealen Lösung für Anwendungen, die eine schnelle und genaue Erwärmung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten erfordern, wie z. B. in Kaffeemaschinen, Wasserkochern und industriellen Prozessen.
Bereits bei den von uns getesteten Espressomaschinen sind wir auf unterschiedliche Flow-Through-Heater von Ferro gestoßen. Während die Maro auf das stärkste in unserem Stromkreislauf mögliche 2300-Watt-Element setzt, kommt die Sage Bambino mit dem FTH II 1500 W aus. Zuriga wiederum setzt auf ein 1400-Watt-Modell für Dampferzeugung und Brühen sowie ein 600-Watt-Modell in der Gruppe zur Erwärmung des Siebträgers.
Die präzise Steuerung von FTH stellt eine Herausforderung dar, da sie sehr schnell reagieren und Temperaturschwankungen auftreten können, wenn die Regelung nicht optimal abgestimmt ist. Anders als beim Boiler gibt es fast keine thermische Masse, welche zur Stabilisierung der Zieltemperatur beiträgt.
Das erfordert eine ausgefeilte Sensorik und Regelungstechnik. Dass das nicht immer gelingt, sehen wir vor allem bei einigen frühen Modellen des Herstellers Sage/Breville. Die Leistung für die Integration der Technologie in der Breite des Marktes ist Sage hoch anzurechnen. Während bei den ersten Modellen wie der Bambino und Barista Pro aufgrund der neuen Anwendung der Technologie Schwankungen erwartbar waren, bestand viel Zeit, Entwicklungsschritte zu machen. Unsere ersten Tests der Sage Oracle Jet weisen aber darauf hin, dass hier weiterhin Luft nach oben besteht.
Derweil zeigen andere Hersteller wie Zuriga und Maro auf, welches enorme Potenzial in der Dickfilmheizer-Technologie für Espressomaschinen steckt. Die Technologie ist vielseitig einsetzbar und eignet sich sowohl für das Erwärmen des Brühwassers, das Erzeugen von Dampf als auch für die Erwärmung der Brühgruppe und des Siebträgers.
Ich bin der Überzeugung, dass mit dem Dickfilmheizer ein neues Zeitalter auf dem Espressomaschinen-Markt begonnen hat. Vor allem für Espressomaschinen für Zuhause bietet der Dickfilmheizer ausschließlich Vorteile gegenüber Boiler-Systemen.
Im gastronomischen Kontext mag das anders sein, wobei wir auch da auf erste Einsätze von Dickfilmheizern gespannt sind. Tone arbeitet an der Entwicklung einer Gastro-Espressomaschine mit Dickfilmheizer, und auch die Performance der Maro ist im Prinzip gastronomietauglich. Es fehlt der Maschine nur an einem Wasseranschluss sowie Abfluss. Die Leistung der Dickfilmheizer war auch bei hoher Frequenz und während der Durchführung des WBC-Protokolls stabil.
Diese Liste wird ergänzt. Wenn ihr weitere Maschinen mit Dickfilmheizer findet, schreibt es uns bitte in den Kommentaren:
Keine Angst, wir spammen dich nicht zu.
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