Brühdruck

hier entsteht der artikel zum brühdruck bei espressomaschinen, der schwerpunkt soll vorerst auf den grundsätzlichen physikalisch technischen gegebenheiten in einer espressomaschine liegen.

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Der Brühdruck bezeichnet denjenigen Druck, der bei einer Espressomaschine beim Extraktionsvorgang auf dem Espressopulver lastet.

Aufgebracht wird er durch Dampfdruck (veraltet), einen Handhebel (immer noch in Gebrauch), Hydraulik, eine Vibrationspumpe oder eine [Rotationspumpe]].

Bei vielen Espressomaschinen wird mit der Angabe "15 Bar Pumpendruck" (oder sogar 18 Bar) geworben. Dies ist aber nur der Höchstdruck der Pumpe, nicht der tatsächliche Brühdruck. Diese Angabe ist in etwa so nützlich wie die P.M.P.O.-Angabe auf Lautsprechern.

Der Tatsächliche Brühdruck wird einerseits durch die Leistungsdaten der Pumpe (Maximaldruck, maximale Fördermenge) bestimmt, die sich an der Kennlinie ablesen lassen, und anderseits durch den Widerstand, den der Kaffeepuck bietet. Dieser wird durch die Fläche, die Höhe, die Verdichtung und den Mahlgrad bestimmt und baut sich erst beim Quellen des Pulvers wirklich auf. Zusätzlich beeinflussen verschiedene Ventile den Brühdruck.

Die Kennlinie der Pumpe sagt aus, bei welchem Druck sie welche Förderleistung erbringen kann. Der Druck ist antiproportional zum Förderleistung. Startet man beim Bezug die Pumpe, so hat sie zuerst kaum Widerstand zu bewältigen und pumpt daher fast die maximale Fördermenge und baut fast keinen Druck auf. Sobald jedoch das Pulver nass wird, fängt es an zu quellen und bietet jetzt einen zunehmenden Widerstand. Dadurch baut sich im System Druck auf, der wiederum die Fördermenge der Pumpe reduziert. Durch den erhöhten Druck fließt einerseits das Wasser schneller durch den Puck und andererseits wird weniger gefördert. Dadurch pendelt sich der tatsächliche Brühdruck bei dem Wert ein, der bei der momentanen Durchflussgeschwindigkeit auf der Kennlinie abzulesen ist. Die ideale Flussgeschwindigkeit für einen einzelnen Espresso liegt bei 1ml/s (30ml in 30s). Schaut man sich aber die Kennlinien der verbreiteten Vibrationspumpen an, so stellt man fest, dass der dazu passende Druck bei etwa 12-13Bar liegt. Bei diesem Druck muss aber sehr sorgfältig befüllt werden und außerdem werden übermäßig viele Bitterstoffe gelöst. Der ideale Druck liegt je nach Sorte bei 9-10bar und muss daher reduziert werden. Bei einfachen Maschinen ist dazu ein Brühgruppenventil eingebaut, das im Prinzip nur eine kleine Dichtung auf einer Feder entgegengesetzt dem Wasserweg ist und einen gewissen Druck braucht, umgeöffnet zu werden. Diesen Druck zieht es bei jedem Brühvorgang vom Pumpendruck ab. Hat man zb bei 1ml/s an der Pumpe 13Bar, so zieht das Ventil davon 3Bar ab und im Sieb herrschen nur noch 10Bar. Bei einem doppelten Espresso fließen jedoch 2ml/s, was nach der Kennlinie meist etwa 1-2Bar weniger entspricht. Das heißt also, man hat bei einem doppelten immer einen niedrigeren Druck als bei einem einzelnen Espresso. Aus diesem Grund werden bei besseren Espressomaschinen sog. Expansionventile verbaut, die nicht den Brühdruck konstant verringern, sondern ab einem einstellbaren Druck öffnen und soviel Wasser ableiten, dass der Druck nicht weiter steigt. Sie begrenzen also den Brühdruck ab einem bestimmten, oft einstellbaren Wert. Dabei ist es egal, ob ein doppelter oder ein einzelner gebraut wird, solange der nötige Öffnungsdruck erreicht wird.

Rotationspumpen brauchen in jedem Fall ein solches Ventil, weil sie viel größere Mengen fördern können, etwa ab dem 15fachen einer Vibrationspumpe, das sind etwa 100l/h. Daher hat dieser Pumpentyp ein solches Ventil gleich mit eingebaut. Damit dabei keine riesigen Abwassermengen produziert oder sinnlos durch die Maschine gepumpt werden, wird das abgeleitete Wasser auf kürzestem Wege wieder zum Pumpeneingang geschafft, noch innerhalb des Pumpenkopfes. Aus diesem Grund nennt man das Ventil hier Bypass.

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fortsetzung folgt....