Auf der Suche nach der passenden Siebträgermaschine ist einer wichtigsten Fragen, Einkreiser, Zweikreiser, oder Dual-Boiler? Aber wie genau unterscheiden sich dies drei Konstruktionsvarianten voneinander? Im ersten Teil dieser dreiteiligen Serie wollen wir uns mit dem verbreitetsten System, dem Zweikreiser beschäftigen.
Wie bereits im Beitrag zur E61 Brühgruppe erwähnt, wurde das System mit zwei Kreisläufen und einem Kessel zusammen mit der legendären E61 vom italienischen Konstrukteur Ernesto Valente entwickelt. Es dauerte allerdings noch einige Jahre bis dieses System auch bei den kleinen Haushaltsmaschinen zum Einsatz kam. Anfangs wurden schlicht die Gastronomie Systeme mit kleineren Kesseln verbaut, was aber bei längerer Standzeit zwischen den Bezügen, zur deutlichen Überhitzung des Systems führte. Um die Ursache dieses Problems zu verstehen müssen wir uns die Funktionsweise im Detail ansehen. Starten wir mit dem Aufbau des Kessel.
KESSEL
Kessel ist nicht gleich Kessel. Es gibt sie in allen Varianten, stehend, liegend, 700ml, 1700ml, Kupfer, Edelstahl [...] Als Vorlage für die Grafik diente eine Variante, die so in den Modellen von Bezzera zum Einsatz kommt. Im wesentlichen besteht der Kessel aus drei Komponenten: Dem eigentlichen Kessel, Heizstab (links) und Wärmetauscher (rechts). Wie bereits erwähnt kann das Volumen der Kessel stark variieren, bei den meisten Maschinen liegt es zwischen 1,5 und 2 Liter. Das Kesselvolumen ist ein wesentlicher Faktor für Temperaturstabilität, je größer die Menge an heißem Wasser im Kessel, desto geringer der Effekt von einströmendem Kaltwasser. Dem gegenüber steht der höhere Energiebedarf um das Wasser auf Temperatur zu bringen bzw. zu halten. Natürlich muss beachtet werden, dass ein größerer Kessel auch ein geringeres Füllniveau haben kann, dies erhöht die Dampfleistung, da mehr Volumen für Dampf zu Verfügung steht. Es ist bereits zu erkennen das eine Vielzahl von Variablen bei der Konstruktion beachtet werden muss und ein Kessel mehr ist als ein einfacher Kupferzylinder.
WÄRMETAUSCHER
Der Wärmetauscher ist quasi ein kleiner Kessel im eigentlichen Kessel. Allerdings ist dieser nicht direkt beheizt, sondern wird passiv über das Wasser aus dem Hauptkessel erwärmt. Das Wasser aus beiden Bereichen berührt sich zu keiner Zeit. An den Wärmetauscher sind zwei Leitungen angeschlossen, die beide direkt zur Brühgruppe führen. Diese beiden Leitungen sind Teil eines Systems, dass alleine durch seinen Namen zur Verwirrung führen kann: "Das Thermosyphon", wie dieses genau funktioniert wollen wir im nächsten Punkt erarbeiten.
THERMOSYPHON
Das Thermosyphon ist das Bauteil, dass überhaupt ermöglicht das der Zweikreiser mit zwei unterschiedlichen Temperaturen arbeiten kann. Die Grundsätzliche Problematik liegt darin, dass der Hauptkessel mit einer Temperatur von ca 125C° betrieben werden muss um eine Dampfleistung von ca 1 BAR zu erzielen. Das ist für den Brühvorgang natürlich deutlich zu viel. Hier kommt der Wärmetauscher, mit den beiden angeschlossenen Leitungen, ins Spiel. Diese Leitungen führen zu einer Kammer im oberen Bereich der Brühgruppe. Wenn die Maschine eingeschaltet wird, ist der Wärmetauscher, die beiden Leitungen und die Kammer in der Brühgruppe mit kaltem Wasser gefüllt. Wenn sich nun das Wasser im Hauptkessel erwärmt, steigt auch die Temperatur im Wärmetauscher. Das warme Wasser möchte sich ausdehnen und der einzige Weg führ durch die angeschlossenen Leitungen in die Brühgruppe. Das kalte Wasser wird in den Wärmetauscher "gedrückt" und dort erwärmt, um sich wieder auf den Weg Richtung Brühgruppe zu machen. Zwei Kunstgriffe sorgen dafür, dass der Kreislauf nicht aufhört sobald das gesamte System auf Temperatur ist. Kunstgriff 1: Die Zulaufleitung ist oben-, die Rücklaufleitung unten an der Brühgruppe angeflanscht. Wenn das Wasser abkühlt sinkt es innerhalb der Brühgruppe ab. Kunstgriff 2: Die Rücklaufleitung ist länger als die Zulaufleitung, dadurch kühlt sich das Wasser in dieser stärker ab. Durch die Zirkulation liegt die Temperatur im Kreislauf tiefer als die im Hauptkessel.
DAS GESAMTSYSTEM
Wenn wir jetzt alle drei Bauteile zusammenfügen ergibt sich folgendes Bild: Der Hauptkessel läuft bei ca 120-125C° und ist dabei zu ca 2/3 gefüllt. Dadurch bleibt genug Volumen für Dampf, damit beim Aufschäumen der Druck konstant bleibt. Der Wärmetauscher liegt im Hauptkessel und nimmt die Umgebungstemperatur auf. Dadurch entsteht ein Kreislauf durch die Brühgruppe, bei dem sich das Wasser abkühlt. Durch Länge und Querschnitt der Zu- und Ablaufleitung lässt sich die Zirkulationsgeschwindigkeit und damit die Temperatur im Kaffeekreislauf beeinflussen. Im Bereich der Haushaltsmaschinen hat sich eine Abstimmung durchgesetzt, beim dem bei einer Brühtemperatur von ca 92C°, der Dampfdruck bei ca 1-1,2 BAR anliegt. Einen Faktor den wir bisher komplett vernachlässigt haben, ist die Situation, sobald beim Bezug kaltes Wasser in das System gepumpt wird. Es gilt einen Kompromiss zu finden zwischen stabiler Leerlauftemperatur und Konstanz bei vielen Bezügen in kurzer Zeit. Folge ist, dass die meisten Zweikreiser nach längerer Standzeit etwas überhitzen. Die Lösung dafür ist der Cooling-Flush. Vor dem Bezug wird einige Sekunden Wasser aus der Brühgruppe laufen gelassen. Danach ist die Temperatur wieder im Optimum. Bei den ersten Haushalts-Zweikreisern wurden die gleichen Leitungen wie in den Gastromaschinen eingesetzt, diese waren allerdings auf Dauerbetrieb ausgelegt. Dementsprechend schnell überhitzten die Maschinen. Dieser Ruf haftet den Zweikreisern bis heute an, aber durch oben genannte Anpassungen sind die Temperaturschwankungen der heutigen Maschinen minimal.
