Nel 2018 abbiamo incontrato le prime macchine da espresso con riscaldatori a film spesso. Nel 2024, la tecnologia del riscaldatore a film spesso come Flow Through Heater, Fast Through Heater o ThermoJet è arrivata nel mercato delle macchine da espresso e delle macchine da caffè. I riscaldatori a film spesso non solo hanno superato il thermoblock in termini di prestazioni e flessibilità, ma stanno mettendo sempre più pressione sui produttori di macchine da espresso tradizionali con caldaia.
Nel 2018 abbiamo testato la Sage Bambino del produttore australiano Breville, che in Europa opera con il nome Sage Appliances. La macchina era impressionantemente veloce nel raggiungere la temperatura, ma lasciava a desiderare in termini di stabilità della temperatura. Poco dopo, anche la Sage Barista Pro è arrivata sul nostro banco di prova e da allora è diventato evidente: il potenziale dei riscaldatori 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 di marketing alla moda "ThermoJet", gli elementi riscaldanti dal produttore stesso sono chiamati Flow Through Heater. Come funziona il "Flow Through Heater", in quali macchine si trova ormai e cosa significa per il mercato, è l'argomento di questo articolo.
Maro, Zuriga, Sage e altri
Cosa hanno in comune Maro, Zuriga Generation 2 e Unica con Sage Bambino e Sage Barista Pro? Condividono una tecnologia di riscaldamento, ovvero il riscaldatore a film spesso. E sono in ottima compagnia. Infatti, anche la Tone Filterkaffeemaschine, l'Aiden Precision Coffee Maker e il sistema di latte ETNA si affidano al riscaldatore a film spesso. La lista dei produttori che utilizzano riscaldatori a film spesso di Ferro sarà presto integrata da altri due innovativi macchinari da espresso: Roxy Espresso e nunc.
Ferro Techniek
Che storia di successo straordinaria l'azienda olandese di Gaanderen nella Gheldria può vantare. L'azienda è specializzata in elementi riscaldanti a film spesso stampati su substrati metallici e offre soluzioni personalizzate per diversi settori. Ferro fa parte del Otter Control Group e produce nei Paesi Bassi, Ungheria, Gran Bretagna, Cina e nel sud della Cina insieme a Otter. La sede principale di Gaanderen impiega circa 50 dipendenti, altri 80 a Budapest presso Ferro Electronics. Il gruppo Otter ha circa 1500 dipendenti in tutto il mondo.
La storia del Flow Through Heater di Ferro ha preso slancio nel 2013. Il produttore ha messo insieme un "kit per sviluppatori" che conteneva tutto il necessario per costruire applicazioni prototipali. Parte del kit era quindi, oltre al FTH MK2, 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 ha già sviluppato nel 2007 una versione più vecchia dell'FTH, il cosiddetto "FTH MK1". Questo poteva però gestire un massimo di 2,5 bar di pressione ed era quindi utilizzato in macchine con capsule. Per la preparazione dell'espresso sono necessari standard di pressione fino a 15 bar a seconda della pompa.
L'"FTH MK2", adatto per l'espresso e che può anche generare vapore per schiumare il latte, è stato completato nel 2010 come prova di principio. La produzione dell'FTH è stata quindi incrementata nel 2015, con Sage/Breville come primo arrivato in questo segmento di mercato, che è stato centrale per la storia di successo del riscaldatore a film spesso.
Protocollo di misurazione della corrente della Maro Model 1 da noi registrato.
Quali sono i punti di forza del riscaldatore a film spesso?
Il riscaldatore a film spesso ha alcuni vantaggi rispetto alle caldaie e ai sistemi thermoblock.
Tempi di riscaldamento rapidi:
La bassa massa termica dell'FTH consente tempi di riscaldamento estremamente rapidi, poiché solo una piccola quantità di acqua deve essere riscaldata. Ad esempio, la Maro Model 1 richiede solo 4 minuti per raggiungere la temperatura di esercizio. La Zuriga E2 Generation 2 si riscalda addirittura in soli 2 minuti. Il riscaldatore a film spesso è ancora più veloce. Sono gli elementi termici più lenti, come il portafiltro, che rimangono indietro rispetto al Flow Through Heater.
Efficienza energetica:
I sistemi FTH sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle caldaie perché riscaldano in base alle necessità. Questo evita lo spreco di energia mantenendo in caldo grandi quantità di acqua. La Zuriga E2 Generation 2 raggiunge un valore massimo di 0,058 kWh per 5 doppi espresso incluso il tempo di riscaldamento. La Maro Model 1, la Sage Bambino e altri sono ugualmente efficienti. Per il confronto: molte macchine da espresso con caldaia utilizzano da 0,2 a 0,5 kWh per 5 caffè espresso incluso il tempo di riscaldamento.
Controllo preciso della temperatura:
La forma piatta e il trasferimento di calore diretto dell'FTH consentono un controllo molto accurato e veloce della temperatura dell'acqua. Questo è fondamentale per l'estrazione dell'espresso, poiché le fluttuazioni di temperatura possono influenzare negativamente il sapore del caffè. La Maro Model 1 stabilisce nuovi standard qui ed è già tra le tre macchine da espresso più precise in termini di stabilità della temperatura che abbiamo mai misurato dopo 4 minuti. Questo confronto regge anche con le caldaie che sono state riscaldate per un lungo periodo e hanno raggiunto il loro equilibrio termico. È interessante notare che è possibile un rapido aggiustamento della temperatura sia verso l'alto che verso il basso. Nelle macchine da espresso con caldaia, il raffreddamento è particolarmente lungo a causa dell'elevata massa termica.
L'FTH è dotato di serie di un sensore NTC che misura la temperatura nel canale dell'acqua.
Picchi di prestazioni nell'applicazione del calore:
Nella generazione di vapore si manifesta il vero potenziale dei riscaldatori a film spesso. Entro pochi secondi, i riscaldatori sono pronti all'uso.
Idoneità alla frequenza:
Le prestazioni della macchina da espresso Maro con il suo FTH da 2300 watt dimostrano che la tecnologia è in linea di principio adatta anche alla gastronomia. Non abbiamo riscontrato perdite di prestazioni né nel protocollo di temperatura WBC né durante la schiumatura.
Costruzione compatta:
Le piccole dimensioni e la forma piatta dell'FTH consentono lo sviluppo di macchine da espresso più compatte o l'integrazione dell'FTH nel gruppo di erogazione, ad esempio per il riscaldamento del portafiltro. Ferro offre specificamente un riscaldatore a film spesso piatto da 60W per il gruppo, che può essere integrato nel gruppo di erogazione della macchina da espresso a portafiltro.
Senza tempo di attesa per la temperatura:
Il riscaldatore a film spesso è immediatamente pronto all'uso. Non richiede praticamente nessun tempo di preriscaldamento. Sono gli altri componenti, come il portafiltro, i tubi di condotta e il gruppo di erogazione, che devono essere prima portati a temperatura.
Meno calcare:
Ferro sostiene che nel riscaldatore a film spesso si forma meno calcare. Le ragioni potrebbero risiedere nel fatto che nessuna acqua stagnante rimane nel riscaldatore a film spesso. In ogni caso, è possibile una decalcificazione indipendente del riscaldatore a film spesso - a differenza di molte macchine da espresso con caldaia.
Come funzionano i riscaldatori a film spesso?
L'acqua da riscaldare di solito scorre attraverso un canale che è 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 sulla costruzione del canale:
- Materiale: Il canale è solitamente realizzato nello stesso materiale del substrato, tipicamente acciaio inossidabile.
- Forma: Il canale può avere una semplice forma tubolare o geometrie più complesse per influenzare il flusso d'acqua e creare turbolenze.
- Integrazione: Il canale è integrato nel substrato attraverso processi di fabbricazione speciali, ad esempio l'imbutitura profonda.
- Sigillatura: Dopo la realizzazione del canale, gli ingressi e le uscite vengono sigillati per evitare perdite d'acqua.
- Collegamento: Gli ingressi e le uscite del canale sono collegati alle tubazioni di entrata e uscita dell'acqua del dispositivo in cui viene utilizzato l'FTH.
Integrando il canale nel substrato dell'FTH, si garantisce un trasferimento di calore diretto ed efficiente dall'elemento riscaldante all'acqua. La forma del canale può essere progettata in modo che la velocità del flusso e le turbolenze dell'acqua siano ottimizzate, il che contribuisce a un riscaldamento più rapido e uniforme.
Integrazione e controllo dei sensori di temperatura
Abbiamo già testato molte delle macchine da espresso citate sopra per la loro stabilità della temperatura. Mentre alcuni produttori raggiungono temperature molto precise, le temperature di altri oscillano notevolmente. Il riscaldatore a film spesso consente un controllo e una misurazione molto precisi della temperatura. Tuttavia, è necessario un anello di retroazione molto buono per raggiungere temperature precise.
L'integrazione di sensori di temperatura e il corrispondente controllo preciso sono aspetti decisivi per il funzionamento ottimale dei riscaldatori a film spesso (FTH). Consentono un monitoraggio preciso della temperatura e un adattamento dinamico della potenza di riscaldamento per mantenere costante la temperatura desiderata.
Di serie, un sensore di temperatura NTC è alloggiato nel canale dell'acqua per registrare la temperatura dell'acqua in movimento il più accuratamente possibile. Esistono varie possibilità di posizionamento. Questo metodo offre la massima precisione, ma richiede un incapsulamento a tenuta stagna del sensore.
In alternativa, il sensore può essere montato sulla superficie del substrato vicino al canale. Questo metodo è più facile da implementare, ma può portare a una minore precisione di misurazione.
Per il controllo della potenza di riscaldamento viene utilizzato un anello di retroazione che confronta i valori misurati dal sensore di temperatura con il valore di consegna e adatta di conseguenza la potenza di riscaldamento dell'FTH.
I sistemi FTH moderni spesso utilizzano microcontroller per assumersi il controllo. Questi consentono un controllo ad altissima precisione e flessibile della potenza di riscaldamento in funzione di vari parametri, come ad esempio:
- Temperatura dell'acqua: Il microcontroller monitora la temperatura dell'acqua nel canale di riscaldamento e adatta la potenza di riscaldamento dell'FTH in modo che la temperatura desiderata venga raggiunta e mantenuta.
- Velocità del flusso d'acqua: In alcune applicazioni, come ad esempio nelle macchine da caffè, la velocità del flusso d'acqua può variare. Il microcontroller tiene conto di queste fluttuazioni e adatta di conseguenza la potenza di riscaldamento per garantire la temperatura di uscita desiderata.
- Controllo dipendente dal tempo: In alcune applicazioni, potrebbe essere necessario variare la temperatura dell'acqua per un periodo di tempo specifico. Il microcontroller può controllare con precisione questi profili di temperatura dipendenti dal tempo per creare, ad esempio, condizioni di estrazione ottimali per diversi tipi di caffè.
L'integrazione di sensori di temperatura e il controllo basato su microcontroller consentono un controllo della temperatura ad altissima precisione e flessibile nei sistemi FTH.
Questo rende questi sistemi una soluzione ideale per applicazioni che richiedono un riscaldamento rapido e accurato di acqua o altri liquidi, come ad esempio nelle macchine da caffè, nei bollitori e nei processi industriali.
Sistemi diversi, FTH diversi
Già nelle macchine da espresso che abbiamo testato abbiamo incontrato diversi Flow-Through-Heater di Ferro. Mentre la Maro utilizza l'elemento da 2300 watt più potente possibile nel nostro circuito elettrico, la Sage Bambino funziona con l'FTH II 1500 W. Zuriga invece utilizza un modello da 1400 watt per la generazione di vapore e l'estrazione, nonché un modello da 600 watt nel gruppo per il riscaldamento del portafiltro.
Sfide e prospettive future
Il controllo preciso dell'FTH rappresenta una sfida, poiché può reagire molto rapidamente e possono verificarsi fluttuazioni di temperatura se la regolazione non è ottimamente sintonizzata. A differenza della caldaia, c'è quasi nessuna massa termica che contribuisce a stabilizzare la temperatura target.
Ciò richiede sensori sofisticati e tecnologie di controllo. Che questo non sempre abbia successo, lo vediamo soprattutto in alcuni primi modelli del produttore Sage/Breville. Le prestazioni per l'integrazione della tecnologia in tutta l'ampiezza del mercato meritano grande riconoscimento a Sage. Mentre nei primi modelli come Bambino e Barista Pro le fluttuazioni erano prevedibili a causa della nuova applicazione della tecnologia, c'era molto tempo per fare progressi di sviluppo. I nostri primi test della Sage Oracle Jet indicano tuttavia che qui c'è ancora spazio per miglioramenti.
Nel frattempo, altri produttori come Zuriga e Maro dimostrano quale enorme potenziale risiede nella tecnologia del riscaldatore a film spesso per le macchine da espresso. La tecnologia è versatile e adatta sia al riscaldamento dell'acqua di estrazione, alla generazione di vapore che al riscaldamento del gruppo di erogazione e del portafiltro.
Sono convinto che con il riscaldatore a film spesso una nuova era nel mercato delle macchine da espresso sia iniziata. Soprattutto per le macchine da espresso domestiche, il riscaldatore a film spesso offre esclusivamente vantaggi rispetto ai sistemi a caldaia.
Nel contesto gastronomico, potrebbe essere diverso, sebbene siamo ansiosi di vedere i primi utilizzi dei riscaldatori a film spesso anche lì. Tone sta lavorando allo sviluppo di una macchina da espresso da ristorazione con riscaldatore a film spesso, e anche le prestazioni della Maro sono in linea di principio adatte alla ristorazione. Alla macchina manca solo un collegamento all'acqua e uno scarico. Le prestazioni dei riscaldatori a film spesso erano stabili anche ad alta frequenza e durante l'esecuzione del protocollo WBC.
Macchine con riscaldatore a film spesso
Questo elenco sarà integrato. Se trovate altre macchine con riscaldatore a film spesso, scrivetecelo nei commenti:
- 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, da verificare)
- 2022/23: Tone Filterkaffeemaschine
- 2024: Sage/Breville OracleJet
- 2024: Maro Model 1 - (FTH II 2300W)
- 2024: Aiden Precision Coffee Maker
- 2024: Zuriga Generation 2: (FTH II 1400W)
- ETNA Milchsystem
- Tone Espressomaschine (prototipo presentato su Host 2023. Inizio ancora incerto)
- maro Model 1
- Roxy Espresso
- nunc. coffee
- datum.coffee
