Кофеварки

Кофеварки – специализированные тепловые аппараты, предназначенные для приготовления натурального кофе и кофейных напитков. По виду реализуемого процесса – это экстракторы, позволяющие перевести в раствор вещества, содержащиеся в порошке обжаренных и размолотых зерен кофе.

Аппараты данной группы принято подразделять на кофеварки и кофе-машины (кофейные аппараты). Кофе-машины представляют собой полностью автоматические кофеварки объединенные с машиной для помола зерен кофе и дозирующим устройством. В них для приготовления напитка достаточно одного нажатия кнопки. При этом помол, дозирование кофе, приготовление напитка, удаление отработанного кофе происходит автоматически.

Кофеварки можно условно разделить на две группы:

аппараты для приготовления кофе (чая), в которых экстракция достигается при растворении порошка кофе в кипятке. Такой способ заваривания кофе называется фильтрационным;

аппараты для приготовления кофе «эспрессо»; экстракция напитка производится перколяцией – перегретой пароводяной смесью. Как правило эти кофеварки дополнительно снабжены специальными кранами подачи пара и кипятка и поэтому используются для приготовления чая, кофе «каппуччино», а также для разогрева различных напитков.

Вкус и аромат приготавливаемого кофе во многом зависят от качества используемой воды, что очень важно для оценки продолжительности и надежности эксплуатации кофеварок (в первую очередь это относится к аппаратам для приготовления кофе «эспрессо»). Поступающая в кофеварку вода не должна содержать хлора и механических примесей (песок, ржавчина, различные взвеси и т.д.); кроме того, она не должна быть жесткой (содержание солей не более 2 мг/экв).

Отечественная промышленность в настоящее время кофеварки не выпускает, но в эксплуатации еще находится фильтрационная кофеварка КВЭ-7. Практически все кофеварки, эксплуатируемые на предприятиях общественного питания, импортные (в основном итальянского, испанского, финского, швейцарского и немецкого производства).

Кофеварки фильтрационные

В основу работы кофеварки положен принцип сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью с различной объемной плотностью аналогичный кипятильнику непрерывного действия. Рабочий объем кофеварки (рис. 11.14) разделен на две зоны перфорированной мембраной. Вода в результате естественной циркуляции проникает в подмембранную полость и незначительно перегревается; при этом одновременно происходит насыщение слоя воды пузырьками пара, образующимися при кипении. Восходящий поток кипящей воды образует фонтан, так как плотность воды в переливной трубке значительно ниже, чем в основном объеме, за счет ее насыщения пузырьками пара.

Поток кипящей воды попадает на слой порошка кофе, размещенный в сетчатой корзине, растворяет экстрактивные вещества и насыщается. В таком циркуляционном режиме кофеварка работает определенный промежуток времени, необходимый для наиболее полной экстракции кофе.

Кофеварка КВЭ-7 (рис. 11.15). Она состоит из цилиндрической рабочей камеры и наружного кожуха, покрытого эмалью светлых тонов или хромированного. Воздушный зазор между стенками водогрейного сосуда и кожухом служит тепловой изоляцией.

Внутри рабочей камеры смонтировано циркуляционно-перекидное устройство, предназначенное для циркуляции кипятка и подачи его в чашу-фильтр. Оно состоит из пароулавливающего колпака с тремя отверстиями на боковых стенках, циркуляционной трубы, чаши-фильтра с перфорированным дном и отверстиями, расположенными в верхней части, и отражателя, укрепленного над циркуляционной трубой. В боковой стенке у дна водогрейного сосуда имеется патрубок с краном для разбора кофе. Сверху кофеварка закрывается съемной крышкой. Нагрев воды осуществляется закрытым электронагревательным элементом, представляющим собой литой чугунный диск, в спиральных канавках которого запрессованы в электроизоляционной массе две нихромовые спирали. Электронагревательный элемент установлен под дном водогрейного сосуда и закрыт снизу кожухом.

Кофеварка снабжена терморегулятором, датчик которого установлен в водогрейном сосуде над краном для разбора кофе. Терморегулятор автоматически поддерживает напиток в горячем состоянии при температуре 60... 80 °С. Над краном для разбора кофе на кожухе находится лампа, сигнализирующая о работе электронагревательного элемента. Водогрейный сосуд установлен на подставке, выступающей с правой стороны и одновременно служащей столиком для чашек. На торцевой стороне столика находится переключатель.

В основу работы кофеварки КВЭ-7 положен принцип сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью с различной объемной плотностью за счет чего происходи непрерывная циркуляция кипящей жидкости через порошок кофе. Поэтому кофеварки данного типа обычно называют циркуляционными.

Принципиальная электрическая схема кофеварки КВЭ-7 представлена на рис. 11.16.

В циркуляционных кофеварках зарубежного производства широко используется циркуляционный способ заваривания кофе, при котором кипяток однократно или многократно пропускается через порошок кофе. Выпускаются высокопроизводительные аппараты в виде емкостей-накопителей напитков (баков), работающие на прямотоке, или автономные настольные малогабаритные аппараты, близкие по конструкции к отечественной кофеварке КВЭ-7.

Приготовленный напиток, как правило, хранится в больших количествах в специальных емкостях – баках, съемных стеклянных кофейниках, термосах. Некоторые модели имеют дополнительные электрические конфорки для подогрева остывшего напитка.

Технические характеристики циркуляционных кофеварок представлена в справочнике «Тепловое оборудование предприятий общественного питания» [5].

Кофеварки перколяционные.

Перколяционная кофеварка состоит из двух основных элементов: водонагревателя (котла) и перколяционной камеры (рис. 11.17). По устройству кофеварки подразделяются на: кофеварки с автоматической или ручной системой управления; высокопроизводительные и малопроизводительные; с гидронасосом и без него, где для приготовления напитка используется давление, развиваемое котлом.

Стабильность показателей качества получаемого напитка во многом зависит от параметров воды, поступающей в перколяционную камеру, – температуры и давления, а также степени очистки на входе.

Для приготовления качественного кофе, предварительно молотый и слегка спрессованный кофе должен продавливаться перегретой водой (до 120 – 125 °С) находящейся под давлением 900 кПа. Перегретая (по отношению к атмосферному давлению) вода проходит через пористый увлажненный слой кофе; при этом давление воды падает до атмосферного.

По мере снижения давления в увлажненном порошке кофе происходит закипание жидкости, сопровождающееся интенсивным испарением, а также активным выделением воздуха, растворенного в воде. В результате резко увеличивается площадь поверхности контакта порошка кофе с водопаровой эмульсией, а также возрастают пульсация тепловых потоков и их концентрация в зоне расположения порошка кофе. При этом заметно усиливается эффект экстракции веществ в раствор кофе и обеспечивается получение насыщенного напитка, характеризующегося ярко выраженным ароматом и приятным вкусом с устойчивой пеной на поверхности. Такой напиток называют кофе «эспрессо», а аппараты – «эспресс»-кофеварками.

Время приготовления одной порции может слегка варьироваться в диапазоне от 20 до 30 секунд. Кофе загружается в съемную заварочную емкость. В комплект поставки различных кофеварок входят одна или несколько съемных заварочных емкостей, с помощью которых можно готовить одну или несколько порций напитка одновременно.

После того как вода поступает на слой молотого кофе, порошок увлажняется и образуется гидравлический затвор. В целях повышения давления нагретой воды для преодоления сопротивления слоя порошка кофе кофеварки снабжены специальными гидроусилителями, иногда рычажными ручного действия, но чаще гидравлического действия имеющими специальный гидронасос. Гидроусилители, как правило, сблокированы с дозаторами кофе и срабатывают по сигналу автоматизированной системы управления.

В кофеварках без компрессора с ручным гидроусилителем-дозатором (рис. 11.17,а), вода подаваемая на приготовление кофе поступает напрямую из цилиндрического водогрейного котла. Для обеспечения стабильно высокой температуры механизм заваривания содержит специальный клапан с рычажным приводом. При взведении клапана в рабочее состояние он открывается только при наличии в котле определенного давления (130 кПа). При открывании клапана вода из котла заполняет перколяционную камеру и смачивает порошок кофе находящийся в съемной заварочной емкости. Продавливание воды через слой кофе находящегося в съемной заварочной емкости осуществляется за счет дополнительного избыточного давления создаваемого поршнем с помощью рычага.

Кофеварки данного типа работают без гидронасоса (помпы) и следовательно не создают при работе излишнего шума. Для обеспечения стабильной работы существенное значение имеет объем котла, который должен быть максимально большим. К недостаткам такой кофеварки следует отнести не возможность ее использования для непрерывного приготовления кофе в течение длительного времени, так как при снижении уровня воды ниже допустимого происходит заполнение котла холодной водой и необходимо время пока она нагреется.

Для соблюдения условий необходимых для приготовления кофе-эспрессо с постоянно высоким качеством термическая система кофеварки должна аккумулировать большое количество теплоты и обладать очень большой тепловой инерцией, с тем, чтобы температура напитка при приготовлении даже нескольких порций подряд оставалась неизменной. Термическую стабильности кофеварки определяет в основном объем водогрейного котла. Соответственно для кофеварок принято в качестве одной из основных характеристик указывать количество заливаемой в котел воды.

Для больших автоматизированных кофеварок целесообразно иметь большой котел с мощными электронагревателями, для малопроизводительных аппаратов предпочтительны котлы малой вместимости. Большие котлы обеспечивают стабильные режимы работы аппарата, но требуют ощутимого по времени (15...20 мин) периода их разогрева и дополнительных мощностей нагревательного блока. Малые котлы менее инерционны, однако для стабилизации режима работы кофеварки должны быть оборудованы более чувствительными и точными терморегуляторами.

Вода в котле обычно нагревается тэнами и находится при избыточном давлении 130 кПа, при котором она кипит при температуре + 124,7 °С. Работа тэнов управляется автоматически по давлению пара в котле. Для предотвращения возможности взрыва котел оборудуется предохранительным клапаном. Степень заполнения котла поддерживается обычно в ручную. В некоторых полностью автоматизированных кофеварках – автоматически с помощью датчика уровня, по сигналу которого открывается соленоидный клапан, подающий необходимое количество воды из магистрали.

При ручном поддержании уровня воды перед включением нагревателей котел следует заполнить водой до отмеченной на указателе уровня воды верхней риски. В процессе эксплуатации уровень воды в котле всегда должен находиться в пределах границ, отмеченных на указателе уровня воды рисками, а входной кран должен быть закрытым.

Степень заполнения котла, температура и давление воды, находящейся в нем, фиксируются контрольными приборами. Шкалы этих приборов (указателя уровня, термометра, манометра) для удобства размещают на лицевой управляющей панели аппарата.

Наиболее распространенными являются кофеварки, у которых не используется вода из котла, а используется вода, подаваемая помпой, повышающей ее давление с сетевого до необходимого 900 кПа. При этом вода подается через проточный теплообменник (рис. 11. 17, б) обычно вваренный в котел в виде змеевика или гильзы (в зависимости от марки аппарата), при прохождении через который вода нагревается до температуры 124,7 °С, необходимой для перколяции. Материалом для его изготовления чаще всего служит нержавеющая сталь, а в некоторых моделях никелированная латунь.

Через котел могут одновременно проходить несколько теплообменников, что и реализуется в высокопроизводительных кофеварках, имеющих несколько разливочных устройств, позволяющих одновременно готовить несколько порций (чашек) кофе. Следует иметь в виду, что в ходе процесса при контакте со стенками камеры и узлом крепления ситечка напиток остывает и на выходе его температура близка к 90 °С.

Дополнительно к представленной схеме используются согласованно работающие клапана, средства автоматики для автоматического поддержания температуры, давления и контроля подачи воды. Вода, находящаяся в котле, занимает примерно 70% его объема, остальное занимает пар. Вода из котла используется для подачи кипятка, используемого для приготовления других горячих напитков, поэтому все кофеварки данного типа имеют кран подачи кипятка. Пар из котла используется для приготовления «каппуччино», горячего молока, разогрева чашек.

Ограниченный объем котла лимитирует использование перколяционных кофеварок в качестве кипятильника, т.к. опорожнение бойлера приводит к фактической не возможности их использования по основному назначению и простою в работе (надо ждать пока бойлер заполнится водой и нагреется). В момент, когда кофеварка не используется для приготовления кофе, вода непрерывно циркулирует по замкнутому контуру теплообменника, поддерживая всю систему трубок, клапанов в разогретом состоянии.

Система подачи воды на съемные заварочные емкости может быть простой и «инфузионной». В случае простого способа подачи воды, последняя подается на слой уплотненного кофе с давлением 900 кПа и экстракция происходит немедленно.

В случае инфузионного способа заваривания при включении подачи воды специальный компенсатор расположенный непосредственно перед заварочными емкостями сглаживает перепад давления, в результате чего давление горячей воды поступающей на заваривание кофе в первую секунду не превышает 200...300 кПа, что недостаточно для продавливания слоя кофе, но достаточно для его предварительного замачивания. В последующую секунду давление воды на слой кофе нарастает до 900 кПа и экстракция протекает в обычном режиме.

Инфузионный способ заваривания позволяет получать кофе более насыщенного вкуса. Конструкция инфузора позволяет производить несложную его регулировку для настройки под конкретный сорт кофе. Однако кофеварки с инфузором имеют более высокую стоимость.

После закрывания клапана, подающего воду в заварочную емкость, вода остающаяся в каналах стекает либо по дренажной трубке в канализацию, либо в специальный каплесборник, который необходимо периодически опоражнивать.

Для управления кофеварками и кофе-машинами используются как традиционные релейные электрические системы управления, так и современные цифровые электронные и микропроцессорные блоки. Микропроцессорные блоки позволяют реализовывать различные режимы работы, использовать всевозможные рецептуры, а также одновременно обеспечивать требуемое порционирование порошка кофе и воды, контролировать соблюдение норм вложения и фиксировать количество проданных порций, расход порошка и т.д.

В качестве примера на рис 11.18 представлены принципиальные схемы управления перколяционных кофеварок.

В кофеварках с ручным гидроусилителем (рис. 11.18, а) перед включением нагревателей котел следует заполнить водой до отмеченной на указателе уровня воды верхней риски. Подключение к электрической сети осуществляется с помощью штепсельного разъема X, который у однокрановых аппаратов одновременно является выключателем. У многокрановых включение аппарат в сеть осуществляется с помощью дополнительного выключателя Q1. При этом загорается сигнальная лампа (светодиод) H1, которая горит до тех пор пока давление в котле не достигнет 130 кПа. Включение и отключение тэна (тэнов) осуществляется автоматически контактом реле давления F2 по давлению пара в котле. Для защиты от «сухого хода» в цепи тэна предусмотрен замкнутый контакт В1 термоограничителя, который размыкается в случае включения тэнов без воды и нагревания выше допустимой температуры.

В кофеварках с компрессором (рис. 11.18, б) перед включением кофеварки открывается кран подачи воды, а затем включается выключатель Q2. При этом напряжение подается на трансформатор Т и загорается сигнальная лампа Н3 сигнализирующая о включении аппарата. Если вода в котле отсутствует или не покрывает электрод нижнего уровня Е3, то включается реле Р, контакты которого меняют свое положение. Контакт 1Р отключает катушку контактора К, исключая возможность включения тэнов. Контакт 3Р отключает электрод нижнего уровня Е3, а контакт 2Р подключает катушку соленоидного клапана, который открывается и водопроводная вода заполняет котел. Когда уровень воды в котле достигнет электрода верхнего уровня Е4 цепь катушки реле Р окажется зашунтированной и реле отключается, а его контакты приходят в исходное положение. При этом включается контактор К, который своими контактами 1К, 2К подаст напряжение на тэны Е1, Е2 и сигнальные лампы Н1, Н2; отключит соленоидный клапан, при этом прекратится поступление воды в котел и подключится электрод нижнего уровня Е4.

В случае понижения уровня воды в котле ниже нижнего электрода Е3 шунтирующая цепь разрывается, а реле Р включается вновь и работа схемы повторяется.

При достижении в котле требуемого давления (соответственно температуры) контакт реле давления F2 разомкнется и отключит контактор К, который своими контактами 1К, 2К отключит тэны Е1, Е2 и сигнальные лампы Н1, Н2.

Для осуществления процесса приготовления кофе необходимо нажать на кнопку пускового клапана сблокированного с кнопкой S соответствующего заварочного устройства. В этом случае одновременно с открыванием клапана начинает работать двигатель М гидронасоса. После приготовления соответствующей порции напитка кнопка клапана и соответственно кнопка S возвращаются в исходное положение в ручную или автоматически.

Технические характеристики «эспресс»-кофеварок и кофе-машин (кофейных автоматов) представлены в справочнике «Тепловое оборудование предприятий общественного питания» [5].

Дата добавления: 2015-06-30