En 2018, nous avons découvert les premières machines à espresso dotées d'un réchauffeur à couche épaisse. En 2024, la technologie du réchauffeur à couche épaisse, en tant que Flow Through Heater, Fast Through Heater ou ThermoJet, est arrivée sur le marché des machines à espresso et des cafetières. Les réchauffeurs à couche épaisse n'ont pas seulement surpassé le thermobloc en matière de performance et de flexibilité, mais ils mettent de plus en plus sous pression les fabricants de machines à espresso traditionnelles avec chaudière.
En 2018, nous avons testé la Sage Bambino du fabricant australien Breville, qui opère en Europe sous le nom de Sage Appliances. La machine était impressionnamment rapide à atteindre la température, mais laissait à désirer en matière de constance de température. Peu après, la Sage Barista Pro s'est retrouvée sur notre banc d'essai et c'est à partir de là qu'il est devenu clair : le potentiel des réchauffeurs à couche épaisse est énorme.
Les deux machines étaient équipées d'un réchauffeur à couche épaisse de l'entreprise néerlandaise Ferro Techniek. Alors que Sage a présenté ses « réchauffeurs à couche épaisse » avec le nom marketing tendance « ThermoJet », les éléments chauffants sont appelés Flow Through Heater par le fabricant lui-même. Comment fonctionne le « Flow Through Heater », dans quelles machines on le trouve maintenant et ce que cela signifie pour le marché, c'est le sujet de cet article.
Maro, Zuriga, Sage et co.
Qu'ont en commun Maro, Zuriga Generation 2 et Unica avec Sage Bambino et Sage Barista Pro ? Elles partagent une technologie de réchauffage, à savoir le réchauffeur à couche épaisse. Et elles sont en bonne compagnie. Car la cafetière filtre Tone, le Aiden Precision Coffee Maker ou le système de lait ETNA misent également sur le réchauffeur à couche épaisse. La liste des fabricants qui s'appuient sur les réchauffeurs à couche épaisse de Ferro sera bientôt complétée par deux autres machines à espresso innovantes : Roxy Espresso et nunc.
Ferro Techniek
Quelle histoire de succès remarquable que celle de cette entreprise néerlandaise de Gaanderen en Gueldre. L'entreprise est spécialisée dans les éléments chauffants à couche épaisse imprimés sur des substrats métalliques et offre des solutions sur mesure pour diverses industries. Ferro fait partie du groupe Otter Control et produit aux Pays-Bas, en Hongrie, en Grande-Bretagne, en Chine ainsi qu'en Chine du Sud en collaboration avec Otter. Le siège principal à Gaanderen emploie environ 50 personnes, et 80 autres à Budapest chez Ferro Electronics. Le groupe Otter compte environ 1500 employés dans le monde.
L'histoire du Flow Through Heater de Ferro a décollé en 2013. Le fabricant a mis en place un « kit de développeur » qui contenait tout ce qu'il fallait pour construire des applications de prototype. Le kit comprenait donc le FTH MK2 ainsi qu'une pompe, un débitmètre et une carte de contrôle. Ce kit a été commandé par environ 100 entreprises.
Il est intéressant de noter que Ferro a déjà développé en 2007 une version plus ancienne du FTH, le soi-disant « FTH MK1 ». Cependant, celui-ci ne pouvait traiter que 2,5 bar de pression maximum et était donc utilisé dans les machines avec dosettes. Pour l'extraction d'espresso, des normes de pression allant jusqu'à 15 bar selon la pompe sont nécessaires.
Le « FTH MK2 », adapté à l'espresso et pouvant également générer de la vapeur pour la mousse de lait, a été finalisé en 2010 en tant que preuve de concept. La production du FTH a ensuite été augmentée en 2015, Sage/Breville étant essentiel en tant que premier entrant dans l'histoire de succès du réchauffeur à couche épaisse.
Protocole de mesure de courant de la Maro Model 1 enregistré par nous.
Quels sont les points forts du réchauffeur à couche épaisse ?
Le réchauffeur à couche épaisse présente plusieurs avantages par rapport aux chaudières et aux systèmes de thermoblock.
Temps de chauffage rapides :
La faible masse thermique du FTH permet des temps de chauffage extrêmement rapides, car seule une petite quantité d'eau doit être chauffée. Par exemple, la Maro Model 1 n'a besoin que de 4 minutes pour atteindre la température de fonctionnement. La Zuriga E2 Generation 2 se réchauffe même en seulement 2 minutes. Le réchauffeur à couche épaisse est à chaque fois encore plus rapide à être prêt. Ce sont les éléments thermiques plus lents – comme le porte-filtre – qui traînent derrière le Flow Through Heater.
Efficacité énergétique :
Les systèmes FTH sont plus efficaces énergétiquement que les chaudières car ils chauffent selon les besoins. Cela évite le gaspillage d'énergie en gardant de grandes quantités d'eau au chaud. La Zuriga E2 Generation 2 atteint une valeur maximale de 0,058 kWh pour 5 doubles extractions d'espresso incluant le temps de chauffage. La Maro Model 1, la Sage Bambino et consorts sont tout aussi efficaces. À titre de comparaison : de nombreuses machines à espresso avec chaudière consomment 0,2 à 0,5 kWh pour 5 extractions d'espresso incluant le temps de chauffage.
Contrôle précis de la température :
La forme plate et la transmission directe de la chaleur du FTH permettent un contrôle très exact et rapide de la température de l'eau. C'est crucial pour l'extraction de l'espresso, car les fluctuations de température peuvent affecter négativement le goût du café. La Maro Model 1 établit ici de nouvelles normes et fait déjà partie, après 4 minutes, des trois machines à espresso les plus précises en matière de stabilité de température que nous ayons jamais mesurées. Cette comparaison tient même face aux chaudières qui ont été chauffées pendant une longue période et ont atteint leur équilibre thermique. Il est intéressant de noter qu'un ajustement rapide de la température vers le haut comme vers le bas est possible. Avec les machines à espresso à chaudière, en particulier le refroidissement est laborieux en raison de la masse thermique élevée.
Le FTH est équipé en standard d'un capteur NTC qui mesure la température dans le canal d'eau.
Pics de performance en cas d'application de chaleur :
Lors de la génération de vapeur, le véritable potentiel des réchauffeurs à couche épaisse se manifeste. En quelques secondes, les radiateurs sont prêts à l'emploi.
Convenance de fréquence :
La performance de la machine à espresso Maro avec son FTH 2300 watts montre que la technologie est en principe adaptée à la restauration. Nous n'avons observé aucune perte de performance ni lors du protocole de température WBC ni lors de la mousse.
Conception compacte :
La petite taille et la forme plate du FTH permettent le développement de machines à espresso plus compactes ou l'intégration du FTH dans le groupe, par exemple pour le chauffage du porte-filtre. Ferro offre spécifiquement pour le groupe un réchauffeur à couche épaisse plat de 60 watts, qui peut être intégré dans le groupe de la machine à espresso avec porte-filtre.
Sans temps d'attente pour la température :
Le réchauffeur à couche épaisse est immédiatement prêt à l'emploi. Il ne nécessite pratiquement pas de temps de préchauffage. Ce sont les autres composants, comme le porte-filtre, les tuyaux de conduite et le groupe de percolation, qui doivent d'abord être portés à température.
Moins de calcaire :
Ferro indique que moins de formation de tartre se produit dans le réchauffeur à couche épaisse. Les raisons pourraient être que l'eau stagnante ne reste pas dans le réchauffeur à couche épaisse. Un détartrage indépendant du réchauffeur à couche épaisse est en tout cas possible – contrairement à de nombreuses machines à espresso avec chaudière.
Comment fonctionnent les réchauffeurs à couche épaisse ?
L'eau à chauffer s'écoule généralement à travers un canal intégré dans le substrat du réchauffeur à couche épaisse. Ce canal peut avoir différentes formes pour optimiser le débit de l'eau et maximiser le transfert de chaleur.
Voici quelques points importants concernant la construction du canal :
- Matériau : Le canal est généralement constitué du même matériau que le substrat, généralement l'acier inoxydable.
- Forme : Le canal peut avoir une forme de tube simple ou présenter des géométries plus complexes pour influencer le débit de l'eau et créer des turbulences.
- Intégration : Le canal est intégré au substrat par des procédés de fabrication spécialisés, par exemple l'emboutissage profond.
- Étanchéité : Après la fabrication du canal, les entrées et sorties sont étanchéifiées pour empêcher les fuites d'eau.
- Connexion : Les entrées et sorties du canal sont connectées aux conduites d'alimentation et d'évacuation de l'eau du dispositif dans lequel le FTH est utilisé.
Grâce à l'intégration du canal dans le substrat du FTH, un transfert de chaleur direct et efficace de l'élément chauffant à l'eau est assuré. La forme du canal peut être conçue de manière à optimiser la vitesse d'écoulement et les turbulences de l'eau, ce qui contribue à un chauffage plus rapide et plus uniforme.
Intégration et contrôle des capteurs de température
Nous avons déjà testé bon nombre des machines à espresso mentionnées ci-dessus sur leur stabilité de température. Alors que certains fabricants atteignent des températures très précises, les températures varient considérablement chez d'autres. Le réchauffeur à couche épaisse permet un contrôle et une mesure très précis de la température. Cependant, une boucle de régulation très bonne est nécessaire pour atteindre des températures précises.
L'intégration de capteurs de température et le contrôle précis qui en découle sont des aspects décisifs pour le fonctionnement optimal des réchauffeurs à couche épaisse (FTH). Ils permettent une surveillance précise de la température et un ajustement dynamique de la puissance de chauffage pour maintenir la température souhaitée de manière constante.
En standard, un capteur de température NTC est logé dans le canal d'eau pour mesurer la température de l'eau circulante aussi précisément que possible. Il y a différentes possibilités de placement. Cette méthode offre la plus grande précision, mais nécessite une encapsulation étanche du capteur.
Alternativement, le capteur peut être placé sur la surface du substrat près du canal. Cette méthode est plus simple à mettre en œuvre, mais peut entraîner une précision de mesure inférieure.
Pour contrôler la puissance de chauffage, une boucle de régulation est utilisée, qui compare les valeurs du capteur de température à la valeur cible et ajuste la puissance de chauffage du FTH en conséquence.
Les systèmes FTH modernes utilisent souvent des microcontrôleurs pour assurer la commande. Ceux-ci permettent un contrôle haute précision et flexible de la puissance de chauffage en fonction de divers paramètres, tels que :
- Température de l'eau : Le microcontrôleur surveille la température de l'eau dans le canal de chauffage et ajuste la puissance de chauffage du FTH de sorte que la température souhaitée soit atteinte et maintenue.
- Débit de l'eau : Dans certaines applications, comme les machines à café, le débit de l'eau peut varier. Le microcontrôleur tient compte de ces fluctuations et ajuste la puissance de chauffage en conséquence pour assurer la température de sortie souhaitée.
- Contrôle dépendant du temps : Dans certaines applications, il peut être nécessaire de faire varier la température de l'eau sur une période donnée. Le microcontrôleur peut contrôler précisément ces profils de température dépendant du temps, par exemple pour créer des conditions d'extraction optimales pour différents types de café.
L'intégration de capteurs de température et le contrôle basé sur microcontrôleur permettent un contrôle de température haute précision et flexible dans les systèmes FTH.
Cela en fait une solution idéale pour les applications qui nécessitent un chauffage rapide et précis de l'eau ou d'autres liquides, comme dans les machines à café, les bouilloires et les processus industriels.
Différents systèmes, différents FTH
Déjà parmi les machines à espresso que nous avons testées, nous avons rencontré différents Flow-Through-Heater de Ferro. Tandis que la Maro utilise l'élément 2300 watts le plus puissant possible dans notre circuit électrique, la Sage Bambino se contente du FTH II 1500 W. Zuriga, en revanche, s'appuie sur un modèle 1400 watts pour la génération de vapeur et l'extraction, ainsi qu'un modèle 600 watts dans le groupe pour le chauffage du porte-filtre.
Défis et perspectives d'avenir
Le contrôle précis du FTH pose un défi car il réagit très rapidement et des fluctuations de température peuvent survenir si la régulation n'est pas optimale. Contrairement à la chaudière, il y a presque pas de masse thermique qui contribuerait à la stabilisation de la température cible.
Cela nécessite une sensorique et une technique de régulation sophistiquées. Que cela ne réussisse pas toujours, nous le voyons notamment chez certains premiers modèles du fabricant Sage/Breville. Il faut créditer fortement à Sage la performance pour l'intégration de la technologie dans l'ensemble du marché. Alors qu'aux premiers modèles comme la Bambino et Barista Pro, les fluctuations étaient attendues en raison de la nouvelle application de la technologie, beaucoup de temps a passé pour faire des progrès. Cependant, nos premiers tests de la Sage Oracle Jet suggèrent qu'il y a encore place à l'amélioration.
Pendant ce temps, d'autres fabricants comme Zuriga et Maro montrent quel énorme potentiel réside dans la technologie du réchauffeur à couche épaisse pour les machines à espresso. La technologie est polyvalente et convient à la fois au chauffage de l'eau d'extraction, à la génération de vapeur et au chauffage du groupe et du porte-filtre.
Je suis convaincu qu'avec le réchauffeur à couche épaisse, une nouvelle ère a commencé sur le marché des machines à espresso. En particulier pour les machines à espresso domestiques, le réchauffeur à couche épaisse n'offre que des avantages par rapport aux systèmes à chaudière.
Dans le contexte gastronomique, cela peut être différent, bien que nous soyons impatients de découvrir les premières utilisations de réchauffeurs à couche épaisse à cet égard. Tone travaille au développement d'une machine à espresso de restauration avec réchauffeur à couche épaisse, et la performance de la Maro est en principe conviviale pour la restauration. Il manque à la machine un raccordement à l'eau et un drain. Les performances des réchauffeurs à couche épaisse ont été stables même à haute fréquence et lors de l'exécution du protocole WBC.
Machines avec réchauffeur à couche épaisse
Cette liste sera complétée. Si vous trouvez d'autres machines avec réchauffeur à couche épaisse, veuillez nous l'écrire dans les commentaires :
- 2019 : Sage/Breville Bambino (FTH II 2300W)
- 2018 : Sage/Breville Bambino Plus (FTH II 2300W)
- 2020 : Sage/Breville Barista Pro
- 2021 : Sage/Breville Barista Touch
- 2022 : Unica Pro (FTH II 1800W, à clarifier)
- 2022/23 : Cafetière filtre Tone
- 2024 : Sage/Breville OracleJet
- 2024 : Maro Model 1 - (FTH II 2300W)
- 2024 : Aiden Precision Coffee Maker
- 2024 : Zuriga Generation 2 : (FTH II 1400W)
- Système de lait ETNA
- Machine à espresso Tone (prototype présenté à l'Host 2023. Lancement encore incertain)
- maro Model 1
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
