Nel 2018, abbiamo incontrato per la prima volta macchine per caffè espresso con riscaldatori a film spesso. Entro il 2024, la tecnologia dei riscaldatori a film spesso, nota come Flow Through Heater , Fast Through Heater o ThermoJet, è arrivata sul mercato delle macchine per caffè espresso e da caffè. I riscaldatori a film spesso non solo hanno superato i termoblocchi in termini di prestazioni e flessibilità, ma stanno anche mettendo sempre più pressione ai produttori di macchine per caffè espresso tradizionali basate su caldaia.
Nel 2018 abbiamo testato la Sage Bambino del produttore australiano Breville, che opera in Europa con il nome Sage Appliances . La macchina si è riscaldata in modo sorprendentemente rapido , ma la sua stabilità della temperatura lasciava a desiderare. Poco dopo, anche la Sage Barista Pro è arrivata sul nostro banco di prova, ed è stato allora che è diventato chiaro: il potenziale degli elementi riscaldanti a film spesso è enorme.
Entrambe le macchine erano dotate di un riscaldatore a film spesso dell'azienda olandese Ferro Techniek . Mentre Sage ha introdotto i suoi riscaldatori a film spesso con il nome commerciale di tendenza "ThermoJet", il produttore stesso chiama gli elementi riscaldanti "Flow Through Heaters". Questo articolo illustra il funzionamento del riscaldatore a flusso continuo, in quali macchine viene attualmente utilizzato e cosa questo comporta per il mercato.
Maro, Zuriga, Sage e soci.
Cosa hanno in comune Maro , Zuriga Generation 2 e Unica con Sage Bambino e Sage Barista Pro? Condividono tutte una tecnologia di riscaldamento: il riscaldatore a film spesso. E sono in buona compagnia. Anche la macchina per caffè filtro Tone , la macchina per caffè di precisione Aiden e il sistema di erogazione del latte ETNA si affidano al riscaldatore a film spesso. L'elenco dei produttori che utilizzano i riscaldatori a film spesso di Ferro si arricchirà presto di altre due innovative macchine per caffè espresso: la Roxy Espresso e la Nunc .
Ferro Techniek
Che incredibile storia di successo può vantare questa azienda olandese di Gaanderen, nella Gheldria. L'azienda è specializzata in elementi riscaldanti a film spesso stampati su substrati metallici, offrendo soluzioni personalizzate per diversi settori. Ferro fa parte del gruppo Otter Control e produce nei Paesi Bassi, in Ungheria, nel Regno Unito, in Cina e nella Cina meridionale in partnership con Otter. Circa 50 dipendenti lavorano presso la sede centrale di Gaanderen, mentre altri 80 presso Ferro Electronics a Budapest. Il gruppo Otter impiega circa 1.500 persone in tutto il mondo.
La storia del riscaldatore a flusso continuo di Ferro è decollata nel 2013. Il produttore ha messo a punto un "kit di sviluppo" che includeva tutto il necessario per realizzare applicazioni prototipo. Oltre all'FTH MK2, il kit includeva anche una pompa, un misuratore di portata e una scheda di controllo. Questo kit è stato ordinato da circa 100 aziende.
È interessante notare che Ferro aveva già sviluppato una versione precedente dell'FTH, la cosiddetta "FTH MK1", nel 2007. Tuttavia, questa versione poteva gestire solo una pressione massima di 2,5 bar ed era quindi utilizzata nelle macchine con cialde. La preparazione dell'espresso richiede standard di pressione fino a 15 bar, a seconda della pompa.
La "FTH MK2", adatta per l'espresso e in grado anche di generare vapore per montare il latte, è stata completata come prova di principio nel 2010. La produzione della FTH è poi aumentata nel 2015, con Sage/Breville, in qualità di prima azienda, che ha svolto un ruolo centrale nella storia di successo di questo elemento riscaldante a film spesso.
Registro delle misurazioni attuali del Maro Modello 1 da noi registrato.
Quali sono i punti di forza del riscaldatore a film spesso?
Il riscaldatore a film spesso presenta diversi vantaggi rispetto alle caldaie e ai sistemi termoblocco.
Tempi di riscaldamento rapidi:
La bassa massa termica del riscaldatore a film spesso (FTH) consente tempi di riscaldamento estremamente rapidi, poiché è necessario riscaldare solo una piccola quantità d'acqua. Ad esempio, il Maro Modello 1 impiega solo 4 minuti per raggiungere la temperatura di esercizio. La Zuriga E2 Generazione 2 si riscalda in soli 2 minuti. Il riscaldatore a film spesso è pronto ancora più velocemente. Sono gli elementi termici più inerti, come il portafiltro, a essere in ritardo rispetto al riscaldatore a flusso.
Efficienza energetica:
I sistemi FTH sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle caldaie perché riscaldano solo quando necessario . Questo evita sprechi energetici dovuti al mantenimento di grandi quantità di acqua calda. La Zuriga E2 Generation 2 raggiunge un valore di picco di 0,058 kWh per 5 doppi espressi, incluso il tempo di riscaldamento. La Maro Model 1, la Sage Bambino e macchine simili sono altrettanto efficienti. A titolo di confronto, molte macchine per caffè espresso con caldaia consumano da 0,2 a 0,5 kWh per 5 doppi espressi, incluso il tempo di riscaldamento.
Controllo preciso della temperatura:
Il design piatto e il trasferimento diretto del calore del sistema FTH (Fiber-to-Heat) consentono un controllo della temperatura dell'acqua estremamente preciso e rapido. Questo è fondamentale per l'estrazione dell'espresso, poiché le fluttuazioni di temperatura possono influire negativamente sul sapore del caffè. La Maro Modello 1 stabilisce nuovi standard in questo campo e, dopo soli 4 minuti, si colloca tra le tre macchine per caffè espresso più precise in termini di stabilità della temperatura che abbiamo mai misurato. Queste prestazioni sono addirittura superiori a quelle delle caldaie riscaldate per un periodo di tempo più lungo e che hanno raggiunto il loro equilibrio termico. È interessante notare che sono possibili rapide regolazioni della temperatura, sia verso l'alto che verso il basso. Nelle macchine per caffè espresso con caldaia, il raffreddamento è particolarmente lento a causa dell'elevata massa termica.
L'FTH è dotato di serie di un sensore NTC che misura la temperatura nel canale dell'acqua.
Massime prestazioni dovute all'influenza della temperatura:
Il vero potenziale dei riscaldatori a film spesso si manifesta nella generazione di vapore. I riscaldatori sono pronti all'uso in pochi secondi.
Idoneità di frequenza:
Le prestazioni della macchina per caffè espresso Maro con il suo FTH da 2300 watt dimostrano che la tecnologia è fondamentalmente adatta all'uso commerciale. Non abbiamo riscontrato alcuna perdita di prestazioni né nel protocollo di temperatura WBC né nel processo di schiumatura del latte.
Design compatto:
Le dimensioni ridotte e il design piatto dell'FTH consentono lo sviluppo di macchine per caffè espresso più compatte o la sua integrazione nel gruppo erogatore, ad esempio per riscaldare il portafiltro. Ferro offre una resistenza a film spesso da 60 W, specifica per il gruppo erogatore, che può essere integrata nel gruppo erogatore di una macchina per caffè espresso con portafiltro.
Nessun tempo di attesa per la temperatura:
Il riscaldatore a film spesso è pronto all'uso immediato. Non richiede praticamente alcun tempo di preriscaldamento. Sono gli altri componenti, come il portafiltro, i tubi e il gruppo erogatore, che devono prima essere portati a temperatura.
Meno calcare:
Ferro afferma che nella resistenza a film spesso si accumula meno calcare. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che non rimane acqua stagnante nella resistenza. In ogni caso, a differenza di molte macchine per caffè espresso con caldaia, la resistenza a film spesso può essere decalcificata in modo indipendente.
Come funzionano i riscaldatori a film spesso?
L'acqua da riscaldare scorre tipicamente attraverso un canale integrato nel substrato del riscaldatore a film spesso. Questo canale può avere forme diverse per ottimizzare il flusso dell'acqua e massimizzare il trasferimento di calore.
Ecco alcuni punti importanti riguardanti la costruzione del canale:
- Materiale: il canale è solitamente realizzato nello stesso materiale del substrato, solitamente acciaio inossidabile.
- Forma: il canale può avere una semplice forma tubolare o geometrie più complesse per influenzare il flusso dell'acqua e creare turbolenza.
- Integrazione: il canale viene integrato nel substrato mediante speciali processi di produzione, ad esempio l'imbutitura profonda.
- Sigillatura: dopo la realizzazione del canale, gli ingressi e le uscite vengono sigillati per impedire la fuoriuscita dell'acqua.
- Collegamento: gli ingressi e le uscite del canale sono collegati ai sistemi di alimentazione idrica e di drenaggio del dispositivo in cui viene utilizzato l'FTH.
L'integrazione del canale nel substrato FTH garantisce un trasferimento di calore diretto ed efficiente dall'elemento riscaldante all'acqua. La forma del canale può essere progettata per ottimizzare la velocità e la turbolenza del flusso d'acqua, con conseguente riscaldamento più rapido e uniforme.
Integrazione e controllo dei sensori di temperatura
Abbiamo già testato la stabilità della temperatura di molte delle macchine per caffè espresso sopra menzionate. Mentre alcuni produttori raggiungono temperature molto precise, altri presentano fluttuazioni di temperatura significative. Il riscaldatore a film spesso consente un controllo e una misurazione della temperatura molto precisi. Tuttavia, per raggiungere temperature precise è necessario un circuito di controllo molto efficiente.
L'integrazione di sensori di temperatura e il relativo controllo preciso sono aspetti cruciali per il funzionamento ottimale dei riscaldatori a film spesso (FTH). Consentono un monitoraggio accurato della temperatura e una regolazione dinamica della potenza riscaldante per mantenere costante la temperatura desiderata.
Di default, un sensore di temperatura NTC viene installato nel canale dell'acqua per misurare la temperatura dell'acqua corrente con la massima precisione possibile. Sono disponibili diverse opzioni di posizionamento. Questo metodo offre la massima precisione, ma richiede un incapsulamento impermeabile del sensore.
In alternativa, il sensore può essere fissato alla superficie del substrato in prossimità del canale. Questo metodo è più semplice da implementare, ma può comportare una minore accuratezza di misurazione.
Per regolare la potenza di riscaldamento viene utilizzato un circuito di controllo , confrontando i valori misurati dal sensore di temperatura con il setpoint e regolando di conseguenza la potenza di riscaldamento dell'FTH.
I moderni sistemi FTH utilizzano spesso microcontrollori per il controllo. Questi consentono una regolazione estremamente precisa e flessibile della potenza termica in base a diversi parametri, tra cui:
- Temperatura dell'acqua: il microcontrollore monitora la temperatura dell'acqua nel canale di riscaldamento e regola la potenza di riscaldamento dell'FTH in modo da raggiungere e mantenere la temperatura desiderata.
- Portata d'acqua: in alcune applicazioni, come le macchine da caffè, la portata d'acqua può variare. Il microcontrollore tiene conto di queste fluttuazioni e regola di conseguenza la potenza di riscaldamento per garantire la temperatura di uscita desiderata.
- Controllo temporizzato: in alcune applicazioni, potrebbe essere necessario variare la temperatura dell'acqua in un intervallo di tempo specifico. Il microcontrollore può controllare con precisione questi profili di temperatura temporizzati per creare, ad esempio, condizioni di preparazione ottimali per diversi tipi di caffè.
L'integrazione di sensori di temperatura e di un controllo basato su microcontrollore consente un controllo della temperatura estremamente preciso e flessibile nei sistemi FTH.
Ciò rende questi sistemi una soluzione ideale per applicazioni che richiedono il riscaldamento rapido e preciso dell'acqua o di altri liquidi, come nelle macchine da caffè, nei bollitori e nei processi industriali.
Sistemi diversi, FTH diversi
Abbiamo già riscontrato diverse resistenze Ferro a flusso continuo nelle macchine per caffè espresso che abbiamo testato. Mentre la Maro utilizza la resistenza da 2300 watt più potente disponibile nel nostro circuito elettrico, la Sage Bambino si affida all'FTH II da 1500 W. Zuriga, invece, utilizza un modello da 1400 watt per la generazione di vapore e l'erogazione, e un modello da 600 watt nel gruppo di erogazione per riscaldare il portafiltro.
Sfide e prospettive future
Il controllo preciso dei riscaldatori a flusso continuo (FTH) rappresenta una sfida, poiché reagiscono molto rapidamente e possono verificarsi fluttuazioni di temperatura se il sistema di controllo non è calibrato in modo ottimale. A differenza di una caldaia, non c'è quasi nessuna massa termica che aiuti a stabilizzare la temperatura desiderata.
Ciò richiede una tecnologia di sensori e un'ingegneria di controllo sofisticate. Notiamo che questo non sempre funziona, soprattutto con alcuni dei primi modelli del produttore Sage/Breville. Sage merita un notevole riconoscimento per il suo successo nell'integrare la tecnologia sul mercato. Sebbene fossero prevedibili delle fluttuazioni con i primi modelli come Bambino e Barista Pro dovute alla nuova applicazione della tecnologia, c'è stato ampio tempo per lo sviluppo. Tuttavia, i nostri test iniziali su Sage Oracle Jet indicano che c'è ancora margine di miglioramento .
Nel frattempo, altri produttori come Zuriga e Maro stanno dimostrando l'enorme potenziale della tecnologia di riscaldamento a film spesso per le macchine da caffè espresso. Questa tecnologia è versatile e adatta al riscaldamento dell'acqua di infusione , alla generazione di vapore e al riscaldamento del gruppo erogatore e del portafiltro .
Sono convinto che il riscaldatore a film spesso abbia inaugurato una nuova era nel mercato delle macchine per caffè espresso. Soprattutto per le macchine per caffè espresso domestiche, il riscaldatore a film spesso offre vantaggi esclusivi rispetto ai sistemi a caldaia.
In ambito gastronomico, le cose potrebbero essere diverse, sebbene siamo ansiosi di vedere le prime applicazioni dei riscaldatori a film spesso anche in questo ambito. Tone sta lavorando allo sviluppo di una macchina per caffè espresso commerciale con un riscaldatore a film spesso, e le prestazioni della Maro sono fondamentalmente adatte anche all'uso commerciale. La macchina è semplicemente priva di allacciamento idrico e scarico. Le prestazioni del riscaldatore a film spesso sono rimaste stabili anche ad alta frequenza e durante l'esecuzione del protocollo WBC.
Macchine con riscaldatori a film spesso
Questo elenco verrà aggiornato. Se trovate altre macchine con riscaldatori a film spesso, fatecelo sapere nei commenti:
- 2019: Salvia/Breville Bambino (FTH II 2300W)
- 2018: Salvia/Breville Bambino Plus (FTH II 2300W)
- 2020: Sage/Breville Barista professionista
- 2021: Sage/Breville Barista Touch
- 2022: Unica Pro (FTH II 1800W, da chiarire)
- 2022/23: Macchina per caffè filtro Tone
- 2024: Sage/Breville OracleJet
- 2024: Maro Modello 1 - (FTH II 2300W)
- 2024: macchina per il caffè di precisione Aiden
- 2024: Zurigo Generazione 2: (FTH II 1400W)
- Sistema di latte ETNA
- Macchina per caffè espresso Tone (prototipo presentato a Host 2023. Data di lancio ancora incerta)
- Roxy Espresso (annunciato per il 2025)
- nunc. caffè (annunciato per il 2025)
