En 2018, nous avons découvert les premiers appareils à espresso avec chaufferettes à couche épaisse. En 2024, la technologie de la chaufferette 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 chaufferettes à couche épaisse ont non seulement surpassé le thermoblock en termes de performance et de flexibilité, mais mettent de plus en plus la pression sur 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 stabilité de la température. Peu après, la Sage Barista Pro a également trouvé sa place sur notre banc d'essai et à ce stade, il était clair : le potentiel des chaufferettes à couche épaisse est énorme.
Les deux machines étaient équipées d'une chaufferette à couche épaisse de l'entreprise néerlandaise Ferro Techniek. Alors que Sage a introduit ses « chaufferettes à couche épaisse » avec le nom marketing tendance « ThermoJet », les éléments chauffants du fabricant lui-même sont appelés Flow Through Heater. Le fonctionnement du « Flow Through Heater », les machines dans lesquelles il se trouve désormais et ce que cela signifie pour le marché sont les sujets de cet article.
Maro, Zuriga, Sage et autres
Qu'ont en commun Maro, Zuriga Generation 2 et Unica avec Sage Bambino et Sage Barista Pro ? Elles partagent une technologie de chauffage, à savoir la chaufferette à couche épaisse. Et elles sont en bonne compagnie. En effet, la cafetière filtre Tone, le Aiden Precision Coffee Maker ou le système de lait ETNA misent également sur la chaufferette à couche épaisse. La liste des fabricants qui optent pour les chaufferettes 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 impressionnante que l'entreprise néerlandaise de Gaanderen en Gueldre peut afficher. L'entreprise est spécialisée dans les éléments chauffants à couche épaisse imprimés sur des substrats métalliques et offre des solutions adaptées à différents secteurs. Ferro fait partie du Otter Control Group et produit aux Pays-Bas, en Hongrie, au Royaume-Uni, en Chine ainsi que dans le sud de la Chine en collaboration avec Otter. Au siège de Gaanderen, environ 50 salariés travaillent, 80 autres à Budapest chez Ferro Electronics. Le groupe Otter compte environ 1 500 salariés dans le monde.
L'histoire du Flow Through Heater de Ferro a pris de la vitesse en 2013. Le fabricant a rassemblé un « kit de développement » qui contenait tout ce qu'il fallait pour construire des applications prototype. Le kit comprenait donc, en plus du FTH MK2, une pompe, un débitmètre ainsi qu'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 gérer qu'une pression maximale de 2,5 bars et était donc utilisé dans les machines avec des dosettes. Pour l'extraction d'espresso, des normes de pression allant jusqu'à 15 bars selon la pompe sont nécessaires.
Le « FTH MK2 », qui convient à l'espresso et qui peut également générer de la vapeur pour la mousse de lait, a été terminé en 2010 comme preuve de concept. La production du FTH a ensuite été augmentée en 2015, Sage/Breville jouant un rôle central en tant que premier arrivant dans l'histoire du succès de la chaufferette à couche épaisse.
Protocole de mesure de courant enregistré par nous pour la Maro Model 1.
Quels sont les points forts de la chaufferette à couche épaisse ?
La chaufferette à couche épaisse présente certains avantages par rapport aux chaudières et aux systèmes 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. La chaufferette à couche épaisse est à chaque fois encore plus rapide à fonctionner. Ce sont les éléments thermiques plus inertes – comme le porte-filtre – qui traînent derrière le Flow Through Heater.
Efficacité énergétique :
Les systèmes FTH sont plus économes en énergie que les chaudières car ils chauffent selon les besoins. Cela évite le gaspillage d'énergie dû au maintien au chaud de grandes quantités d'eau. 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 autres sont tout aussi efficaces. À titre de comparaison : de nombreuses machines à espresso avec chaudière utilisent 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 le transfert de chaleur direct du FTH permettent une régulation très exacte et rapide de la température de l'eau. Ceci est crucial pour l'extraction d'espresso, car les fluctuations de température peuvent affecter négativement le goût du café. La Maro Model 1 établit de nouvelles normes ici et fait déjà partie, après 4 minutes, des trois machines à espresso les plus précises en termes de stabilité de la température que nous ayons jamais mesurées. Cette comparaison soutient également avec les chaudières qui se sont réchauffées pendant une longue période et ont atteint leur équilibre thermique. Il est intéressant de noter qu'une adaptation rapide de la température vers le haut comme vers le bas est possible. Dans les machines à espresso avec chaudière, le refroidissement en particulier est long en raison de la mass thermique élevée.
Le FTH est équipé en standard d'un capteur NTC qui mesure la température dans le canal d'eau.
Pics de performance lors de l'application de la température :
La génération de vapeur révèle le véritable potentiel des chaufferettes à couche épaisse. En quelques secondes, les réchauffeurs sont prêts à être utilisés.
Aptitude à la fréquence :
Les performances de la machine à espresso Maro avec son FTH de 2300 watts montrent que la technologie est en principe également adaptée à la gastronomie. Nous n'avons constaté aucune perte de performance ni au protocole de température WBC ni lors de la mousse.
Construction 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 de brassage, par exemple pour le chauffage du porte-filtre. Ferro propose spécifiquement pour le groupe une chaufferette à couche épaisse plate de 60W, qui peut être intégrée dans le groupe de brassage de la machine à espresso à porte-filtre.
Sans temps d'attente pour la température :
La chaufferette à couche épaisse est immédiatement prête à l'emploi. Elle ne nécessite pratiquement aucun temps de préchauffage. Ce sont les autres composants, tels que le porte-filtre, les tuyaux de distribution et le groupe de brassage, qui doivent d'abord être portés à la bonne température.
Moins de calcaire :
Ferro indique que moins de dépôts de calcaire se forment dans la chaufferette à couche épaisse. Cela pourrait être dû au fait qu'aucune eau stagnante ne reste dans la chaufferette à couche épaisse. Un détartrage indépendant de la chaufferette à couche épaisse est en tout cas possible – contrairement à de nombreuses machines à espresso avec chaudière.
Comment fonctionnent les chaufferettes à couche épaisse ?
L'eau à chauffer s'écoule généralement à travers un canal intégré dans le substrat de la chaufferette à couche épaisse. Ce canal peut avoir différentes formes pour optimiser le flux d'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, typiquement l'acier inoxydable.
- Forme : Le canal peut avoir une forme tubulaire simple ou des géométries plus complexes pour influencer le débit d'eau et créer des turbulences.
- Intégration : Le canal est intégré dans le substrat par des procédés de fabrication spécialisés, par exemple l'emboutissage profond.
- Étanchéité : Après la fabrication du canal, les entrées et sorties sont scellées pour éviter les fuites d'eau.
- Connexion : Les entrées et sorties du canal sont connectées aux conduites d'alimentation et de vidange de l'appareil dans lequel le FTH est utilisé.
En intégrant le 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 sorte que la vitesse d'écoulement et les turbulences de l'eau soient optimisées, ce qui contribue à un chauffage plus rapide et plus uniforme.
Intégration et contrôle des capteurs de température
Nous avons testé de nombreuses machines à espresso mentionnées ci-dessus pour leur stabilité de température. Bien que certains fabricants atteignent des températures très précises, les températures fluctuent beaucoup chez d'autres. La chaufferette à couche épaisse permet un contrôle et une mesure très précis de la température. Cependant, une très bonne boucle de rétroaction est nécessaire pour atteindre des températures précises.
L'intégration de capteurs de température et le contrôle précis qui en découle sont des aspects essentiels pour le fonctionnement optimal des chaufferettes 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.
Par défaut, un capteur de température NTC est placé dans le canal d'eau pour capturer la température de l'eau s'écoulant aussi précisément que possible. Il existe différentes possibilités de placement. Cette méthode offre la plus grande précision, mais nécessite une encapsulation étanche du capteur.
Alternativement, le capteur peut être placé à la surface du substrat à proximité du canal. Cette méthode est plus facile à réaliser, mais peut entraîner une moindre précision de mesure.
Pour le contrôle de la puissance de chauffage, une boucle de rétroaction est utilisée qui compare les valeurs mesurées du capteur de température avec la consigne et ajuste la puissance de chauffage du FTH en conséquence.
Les systèmes FTH modernes utilisent souvent des microcontrôleurs pour assumer le contrôle. Ceux-ci permettent une régulation hautement précise et flexible de la puissance de chauffage en fonction de différents 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 manière à atteindre et maintenir la température souhaitée.
- Vitesse d'écoulement de l'eau : Dans certaines applications, comme les machines à café, la vitesse d'écoulement de l'eau peut varier. Le microcontrôleur tient compte de ces variations 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 dépendants du temps pour créer, par exemple, des conditions de brassage optimales pour différents types de café.
L'intégration de capteurs de température et le contrôle basé sur microcontrôleur permettent une régulation de la température hautement précise et flexible dans les systèmes FTH.
Cela rend ces systèmes 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 électriques et les processus industriels.
Différents systèmes, différents FTH
Déjà avec les machines à espresso que nous avons testées, nous avons rencontré différents Flow-Through-Heaters de Ferro. Alors que la Maro opte pour l'élément le plus puissant possible dans notre circuit électrique, un élément de 2300 watts, la Sage Bambino se contente du FTH II 1500 W. Zuriga, en revanche, utilise un modèle de 1400 watts pour la génération de vapeur et le brassage ainsi qu'un modèle de 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 contribue à la stabilisation de la température cible.
Cela nécessite une instrumentation et une technique de régulation sophistiquées. Nous voyons que cela ne réussit pas toujours, notamment avec certains premiers modèles du fabricant Sage/Breville. La performance de Sage pour l'intégration de la technologie à grande échelle du marché mérite une reconnaissance élevée. Alors que les premiers modèles comme la Bambino et Barista Pro présentaient des fluctuations en raison de la nouvelle application de la technologie, il y avait beaucoup de temps pour progresser. Cependant, nos premiers tests du Sage Oracle Jet indiquent que il y a encore de la marge pour l'amélioration.
Pendant ce temps, d'autres fabricants comme Zuriga et Maro montrent quel énorme potentiel réside dans la technologie de la chaufferette à couche épaisse pour les machines à espresso. La technologie est polyvalente et convient au chauffage de l'eau de brassage, à la génération de vapeur ainsi qu'au chauffage du groupe de brassage et du porte-filtre.
Je suis convaincu qu'avec la chaufferette à couche épaisse, une nouvelle ère du marché des machines à espresso a commencé. Surtout pour les machines à espresso domestiques, la chaufferette à couche épaisse offre exclusivement des avantages par rapport aux systèmes avec chaudière.
Dans le contexte de la gastronomie, il en va peut-être différemment, bien que nous attendions avec impatience les premiers utilisations de chaufferettes à couche épaisse là-bas. Tone travaille au développement d'une machine à espresso pour la restauration avec chaufferette à couche épaisse, et les performances de la Maro sont en principe adaptées à la gastronomie. La machine ne dispose que d'un raccordement d'eau manquant ainsi que d'une vidange. Les performances des chaufferettes à couche épaisse étaient stables même avec une fréquence élevée et lors de l'exécution du protocole WBC.
Machines avec chaufferette à couche épaisse
Cette liste sera complétée. Si vous trouvez d'autres machines avec chaufferette 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 au Host 2023. Lancement toujours incertain)
- maro Model 1
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
