دستگاه‌های اسپرسوساز از قطعات مختلفی برخوردار هستند و هر کدام از این قطعات، نقش خاصی در دستگاه دارند. یکی از قطعات مهم دستگاه اسپرسوساز، مبدل حرارتی یا Heat exchanger نام دارد. مبدل حرارتی، وظیفه تامین آب گرم برای عصاره‌گیری اسپرسو را بر عهده دارد. از این رو اگر این قطعه دچار مشکلی باشد، تامین آب گرم دستگاه به خوبی انجام نخواهد شد. در ادامه با این قطعه حیاتی و تاثیر آن در سرو نوشیدنی اسپرسو بیشتر آشنا خواهیم شد.
ساز و کار دیگ بخار و مبدل حرارتی در دستگاه اسپرسوساز
مبدل‌های حرارتی رایج‌ترین سیستم مورد استفاده در بیشتر دستگاه‌های اسپرسوساز تجاری و حرفه‌ای هستند. در این دستگاه‌ها یک دیگ بخار (boiler) برای تحویل بخار و آب تنظیم شده است. از این دیگ، یک لوله فلزی (استوانه) به نام مبدل حرارتی عبور می‌کند که اجازه می‌دهد آب گرم شده و به سمت brewing group کشیده شود. در واقع در ماشین اسپرسو، مبدل حرارتی بر اساس همان اصل کار می‌کند که منبع گرما را می‌گیرد و انرژی گرمایی را به جسم دیگری منتقل می‌کند.
همانطور که می‌دانید بویلر یا دیگ بخار قطعه حساس و مهمی در دستگاه اسپرسوساز است. این قطعه وظیفه تنظیم دما، شدت فشار و گرمای آب را بر عهده دارد. از آنجایی که تغییرات کوچک در دمای آب باعث اثرگذاری بر روی کیفیت اسپرسو می‌شود، باید از عملکرد صحیح بویلر آگاه بود. آب در دیگ بخار به درون مبدل پمپاژ شده و در آنجا به دمای لازم می‌رسد. پس از آن توسط مبدل حرارتی در دستگاه جریان پیدا کرده و برای عصاره‌گیری اسپرسو فرستاده می‌شود.
چرا برخی افراد مبدل حرارتی را یک بویلر کوچک می‌پندارند؟
شاید تا به حال اصطلاح بچه بویلر به گوشتان خورده باشد. برخی افراد به مبدل حرارتی، بچه بویلر می‌گونید. در صورتی که این نامگذاری اشتباه است و وظیفه مبدل حرارتی در اسپرسوساز با بویلر کاملا متفاوت است. در حقیقت در مبدل حرارتی بر خلاف بویلر، هیچ آبی به جوش نمی‌آید. دلیل آن هم این است که Heat exchangerها، فاقد المنت و منبع گرمایی مستقل هستند. این قطعات که به شکل لوله و استوانه هستند، تنها قادرند تا آب گرم برای عصاره‌گیری اسپرسو را فراهم کنند و آن را به پشت هد گروپ دستگاه بفرستند. پس آب گرم لازم برای عصاره‌گیری اسپرسو، توسط مبدل حرارتی اسپرسوساز تامین می‌شود. اما اگر برایتان سوال است که مبدل حرارتی بدون المنت چگونه قادر به ارسال آب گرم است، باید بگوییم که این قطعه آب گرم را از طریق مجاورت با بویلر دریافت می‌نماید. بویلر حاوی آب و بخار لازم جهت تهیه و سرو نوشیدنی اسپرسو است و آن را از طریق مبدل حرارتی به پشت گروپ ارسال می‌نماید.
پس تصور افرادی که مبدل حرارتی را یک بچه بویلر می‌دانند، کاملا اشتباه است. این قطعه کاملا مجزا بوده و وظیفه و نقش متفاوتی نسبت به بویلر دارد.
مبدل حرارتی اسپرسوساز در کجا قرار دارد؟
اگر به قطعات داخلی اسپرسوساز دقت کنید، می‌توانید مبدل حرارتی را مشاهده نمایید. مبدل حرارتی درون دیگ بخار یا بویلر دستگاه اسپرسوساز قرار دارد. این قطعه لوله‌ای شکل، در وسط دیگ قرار گرفته و دقیقا از بین آن عبور می‌کند. بخش اعظمی از مبدل حرارتی در آب گرم غوطه‌ور است و بخشی از آن در معرض بخار قرار دارد. در واقع میتوان گفت 2/3 از مبدل حرارتی در آب و 1/3 آن در بخار قرار گرفته است. این آب گرم همان چیزی است که از طریق لوله خارج می‌شود. زمانی که این عمل در حال انجام است، ممکن است صدای کارکرد پمپ دستگاه به گوشتان برسد.
مزایای دستگاه‌های اسپرسوساز مجهز به heat exchanger
مزایای دستگاه دارای مبدل حرارتی عبارتند از:
- قابلیت ایجاد بخار و دم کردن اسپرسو به صورت همزمان.
- استفاده از آب تازه برای هر بار دم کردن اسپرسو. دلیل آن هم این است که در مبدل حرارتی آب به میزان کمی نسبت به دیگ بخار نگه داشته می‌شود.
- امکان سرو تعداد توجهی شات اسپرسو بدون افت دمای آب.
آیا مبدل حرارتی مشکلی در دستگاه اسپرسوساز ایجاد می‌کند؟
مشکل اصلی مبدل حرارتی برای زمانی است که دستگاه در حالت روشن اما بدون استفاده باشد. در این زمان آب در مبدل حرارتی میتواند بیش از حد گرم شود. برای همین زمانی که آب با حرارت بسیار زیاد از دستگاه خارج می‌شود، میتواند دمایی نزدیک به دمای نقطه جوش داشته باشد. برای حل این مشکل، یک راه حل وجود دارد. و آن هم این است که دستگاه را روشن کرده و به آن اجازه داد تا فرایند دم کردن را طی کند. پس از آن با خارج شدن مقداری آب از گروپ، آب با دمای بسیار زیاد از آن خارج می‌شود. در این زمان میتوان از ماشین اسپرسو برای سرو نوشیدنی استفاده کرده و از دمای معقول آن بهره‌مند شد.
دمای آب داغ خروجی از مبدل حرارتی، به چند چیز بستگی دارد:
- آب درون بویلر چقدر داغ است.
- مساحت سطح لوله مبدل یا همان طول آن چقدر است.
- دمای آب هنگام ورود به لوله مبدل حرارتی چقدر است.
- آب با چه میزان سرعتی از آن عبور می‌کند.
طراحان دستگاه اسپرسوساز باید این عوامل را در طراحی دستگاه در نظر بگیرند. این دستگاه‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که قادر به تولید آب گرم کافی باشند و منجر به داغ شدن بیش از حد آب نشوند.
دلیل نوسانات دمایی در مبدل‌های حرارتی ماشین اسپرسو
مبدل‌های حرارتی می‌توانند دارای نوسانات دمایی باشند. دلیل آن هم این است که زمانی که آب وارد لوله آن می‌شود، دمای معمول و کمی دارد. این آب به تدریج با عبور از لوله مبدل، به دمای بالاتری می‌رسد و از سمت دیگر آن خارج می‌شود. برای همین همزمان با خروج آب گرم از مبدل حرارتی، آب سرد از طرف دیگر در حال ورود به آن است. جابجایی آب سرد ورودی، باعث کاهش حرارت در مبدل حرارتی می‌شود. از این رو ممکن است هنگام استخراج، دمای آب دارای نوساناتی باشد و با چیزی که انتظار داشته‌اید کمی متفاوت باشد.
تاریخچه ساخت دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی
دیگ بخارهای دوتایی خیلی دیرتر از مبدل‌های حرارتی اختراع شدند. این دیگ‌ها برای اولین بار توسط سازندگان ایتالیایی و به درخواست کافه‌من‌های آمریکایی ایجاد شدند. شرکت‌های قهوه آمریکایی خیلی زود در سراسر کشور و سطح جهان، گسترش پیدا کردند. برای همین همواره به دنبال بهترین راه‌حل‌ها جهت سرو با کیفیت نوشیدنی قهوه و اسپرسو بودند. در آن زمان برخی از افراد بر این باور بودند که double boilerها در کاهش دما نقش داشتند. از این رو تنظیم کننده دمای PID برای دستگاه اسپرسوساز و مبدل‌های حرارتی روی کار آمدند.
مقایسه ترموبلاک و ترموکویل با مبدل حرارتی
در حال حاضر فناوری‌های مختلفی برای گرم کردن آب جهت تهیه اسپرسو وجود دارد. در این رابطه هم میتوان به ترموبلاک، ترمو کویل، بویلر و مبدل حرارتی اشاره کرد. در اینجا به بررسی ترموبلاک‌ها و ترمو کویل‌ها می‌پردازیم تا با تفاوتشان با مبدل‌های حرارتی آشنا شویم.
ترموبلاک و نحوه عملکرد آن
ترموبلاک Thermoblock یک قطعه فلزی چهارگوش است که از تعدادی المنت گرمایشی برخوردار است. این قطعه یک لوله مارپیچی شکل نیز دارد که برای جریان آب می‌باشد. زمانی که آب درون این لوله به جریان درمی‌آید، گرما را از قطعه فلزی به کار رفته در ترموبلاک دریافت کرده و از لوله خارج می‌شود. آب درون لوله برای مدت کوتاهی با ترموبلاک در تماس است. اما همین زمان کوتاه کافی است تا به دمای مناسب جهت تولید بخار خشک برسد.
ترموبلاک‌ها از نظر تولید کم هزینه هستند و مصرف انرژی کارآمدی دارند. این قطعات در بسیاری از دستگاه‌های اسپرسوساز پیشرفته و فوق اتومات به کار می‌روند. با این حال باید اشاره شود که در عین اینکه ترموبلاک در گرم کردن آب سرعت خوبی دارد، اما در مقایسه با سایر فناوری‌های اشاره شده در کنترل دما از کارایی و عملکرد پایینتری برخوردار است. برای همین دستگاه‌هایی که مجهز به این قطعه هستند، از ترموبلاک تنها برای تهیه بخار و برای بخش عصاره گیری از بویلر استفاده می‌کنند. این باعث می‌شود تا از ایجاد ناپایداری در سیستم جلوگیری شود و گرم شدن آب توسط ترموبلاک به سریعترین و بهترین شکل ممکن صورت گیرد.
ترموکویل و عمکلرد آن در دستگاه
فناوری دیگری که از آن جهت گرم کردن آب اسپرسوساز میتوان استفاده کرد، ترموکویل Thermocoil است. این سیستم نیز از نظر کارکرد مشابه با ترموبلاک است و دارای یک المنت فلزی است که آب را خیلی سریع گرم می‌کند. بدنه آنها هم اغلب از جنس آلومینیوم است و لوله قرار گرفته در آنها میتواند از نوع مسی یا استیل ضد زنگ باشد. حال تفاوتی که بین ترموکویل و ترموبلاک وجود دارد این است که ترموکویل از یک قطعه یک تکه تشکیل شده است. برای همین مشکلات نشتی آب که در ترموبلاک‌ها رایج است را ندارد و از این نظر نسبت به آن برتری دارد. برخی از این قطعات در سطح بیرونی بویلرها قرار می‌گیرند و کارکرد دوگانه دارند. به این معنا که در ابتدا در محفظه دم آوری به گرم کردن آب پرداخته و سپس آب را از مخزن به سمت مسیرهای مارپیچی جهت ایجاد بخار در دستگاه هدایت می‌کنند. با این حال باید اشاره شود که سیستم‌های ترموکویل از هزینه ساخت بیشتری نسبت به سایر سیستم‌های حرارتی برخوردار هستند.
پس در مقایسه ترموبلاک و ترموکویل میتوان گفت:
- ترموبلاک به زمان پیش گرمایش کمتری نیاز دارد و میتواند به طور مداوم آب گرم دستگاه را تامین کند.
- ترموبلاک‌ها و ترمو کویل‌ها از نظر مصرف انرژی هر دو به یک میزان کارآمد هستند. با این حال امکان نشتی در ترموبلاک‌ها بیشتر است. همچنین احتمال تشکیل رسوب در آنها زیاد است.
- سیستم ترموبلاک نسبت به ترموکویل از هزینه کمتری برای ساخت نیاز دارد.
تفاوت اسپرسوسازها از نظر تعداد بویلر به کار رفته
دستگاه‌های اسپرسوساز از نظر تعداد بویلر به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. در اینجا به بررسی ماشین‌های اسپرسو از نظر تعداد بویلر و تفاوتشان با هم می‌پردازیم.
-
اسپرسوسازهای تک بویلر (سینگل بویلر)
اسپرسوساز سینگل بویلر دستگاهی است که تنها از یک مخزن دیگ بخار یا بویلر برخوردار باشد. اغلب دستگاه‌های سینگل بویلر، از نوع اسپرسوسازهای خانگی هستند و به دستگاه‌های اولیه شباهت زیادی دارند. اسپرسوسازهای تک بویلر تمام توان خود را از یک دیگ بخار دریافت می‌کنند. حجم دیگ بخار در این دستگاه‌ها متفاوت است و بستگی به گروپ‌های دستگاه و نوع دستگاه دارد. هر چقدر تعداد گروپ‌ها بیشتر باشد، حجم بویلر نیز بیشتر است. برای مثال ممکن است یک دستگاه اسپرسوساز تک گروپ، دارای دیگ بخاری به حجم 1 تا 6 لیتر و یک دستگاه اسپرسوساز دو گروپ، دارای دیگ بخاری به حجم 10 الی 13 لیتر باشد. برای همین است که یکی از مواردی که هنگام خرید اسپرسوساز باید به آن توجه شود، تعداد بویلر و گروپ‌های آن است.
-
اسپرسوسازهای دابل بویلر
اسپرسوسازهای دابل بویلر، از دو بویلر مجزا برخوردار هستند. در این دستگاه‌ها میتوان کنترل بهتری بر روی دما داشته و اسپرسوهای با کیفیتی را با آن سرو کرد. دستگاه‌های دابل بویلر آب را در دمای مناسبی گرم کرده و برای عصاره‌گیری اسپرسو ارسال می‌کنند. برای همین است که با وجود این دستگاه‌ها، از سوختن پودر قهوه جلوگیری شده و نوشیدنی سرو شده از طعم و کیفیت بسیار خوبی برخوردار خواهد شد.
-
اسپرسوسازهای مولتی بویلر
اگر دستگاهی دارای بیش از دو عدد بویلر باشد، در دسته مولتی بویلرها جای می‌گیرد. این دستگاه‌ها جزو اسپرسوسازهای جدید هستند و کار سرو قهوه را بسیار آسان و لذتبخش کرده‌اند. از دستگاه‌های اسپرسوساز مولتی بویلر، بیشتر برای کافه و رستوران‌های شلوغ و پر رفت و آمد استفاده می‌شود.
جمع بندی
در این مطلب با یکی از قطعات مهم دستگاه اسپرسوساز یعنی مبدل حرارتی آشنا شدیم. مبدل حرارتی قطعه‌ای لوله شکل است که درون دیگ بخار قرار دارد. همانطور که می‌دانید و گفته شد، دیگ بخار یا بویلر وظیفه نگهداری از آب و بخار را بر عهده دارد. زمانی که عملیات سرو قهوه با اسپرسوساز شروع می‌شود، آب داخل بویلر از طریق لوله مبدل به سمت پشت گروپ جریان پیدا می‌کند. گرمای ایجاد شده به وسیله المنت بویلر، سبب افزایش دمای آب درون مبدل می‌شود. برای همین زمانی که آب به پشت گروپ می‌رسد، از دمای لازم برای سرو نوشیدنی اسپرسو برخوردار می‌شود. پس مبدل حرارتی یک قطعه مجزا از بویلر بوده و نباید با آن اشتباه گرفته شود.