Pubblicato: Gen 31, 2019

Avere limitatori di flusso nella mia macchina significa che ottengo la stessa portata indipendentemente da dove ho impostato la pressione della pompa?

La risposta breve è: no. Flusso e pressione sono collegati, quindi a parità di altre condizioni, l'aumento della pressione aumenterà il flusso fuori da un limitatore. Tuttavia, la fisica intorno al flusso è complicata, specialmente quando inizi a considerare un caffè disco da hokey su ghiaccio.

Per prima cosa, dobbiamo capire cosa fa un limitatore di flusso. Un limitatore di flusso è una sezione di tubo con un diametro molto piccolo (tipicamente 0,8 mm), posizionato da qualche parte tra la pompa e il gruppo in una macchina per caffè espresso. Sembra un dado cieco con un foro attraverso di esso. Il piccolo diametro di un limitatore di flusso limita il flusso, il che aumenta il tempo necessario per bagnare il disco da hokey su ghiaccio e riempi lo spazio sopra il disco da hokey su ghiaccio (spazio di testa), creando una piccola finestra di bassa pressione pre-infusione.

Per prima cosa, diamo un'occhiata ad uno schema semplificato del percorso che l'acqua fa per raggiungere il caffè:

L'acqua che entra nella macchina viene pressurizzata dalla pompa, forzandola nei tubi che collegano la pompa al limitatore di flusso. Il manometro è solitamente collegato ai tubi qui, il che significa che misura la pressione alla pompa, piuttosto che la pressione al caffè disco da hokey su ghiaccio si. Il limitatore di flusso si trova tra la pompa e la testata del gruppo, solitamente abbastanza vicino al gruppo stesso. Alla testa del gruppo, l'acqua deve fluire attraverso piccoli fori nel blocco di dispersione e nella doccia, passare attraverso il spazio di testa tra lo schermo e il disco da hokey su ghiaccio, e infine attraverso il disco da hokey su ghiaccio si.

Consideriamo il caso in cui la pompa è accesa, ma non c'è caffè nel gruppo. La pressione fa fluire l'acqua attraverso i tubi verso il limitatore, aumentando la pressione nelle tubazioni fino a raggiungere il set pressione della pompa. A valle del limitatore, l'acqua può defluire facilmente attraverso la testa del gruppo. Ciò significa che la pressione non può accumularsi nel gruppo, quindi possiamo effettivamente ignorare ciò che accade qui in questo caso. Invece, il flusso nell'intero sistema è determinato dal flusso attraverso il limitatore. (Stiamo ignorando la piccola parte di resistenza creati dai tubi stessi in questo caso)

Il limitatore stesso è un piccolo tubo, il che significa che possiamo considerare il flusso dell'acqua attraverso di esso essere laminare. Ciò significa che l'acqua molecole attraversarlo in linea retta, piuttosto che creare vortici che interferiscono con il flusso. In flusso laminare, la portata è direttamente proporzionale al gradiente di pressione, il che significa che se raddoppi il pressione della pompa, raddoppi la portata. Quindi possiamo vedere chiaramente che il limitatore non dà un flusso costante, ma varia comunque con il pressione della pompa.

Il flusso turbolento si verifica quando l'acqua passa attraverso un'apertura più ampia, ad esempio in una caldaia dedicata. Nel flusso turbolento, i vortici interferiscono con il flusso di più all'aumentare della pressione, il che significa che il flusso aumenta solo con la radice quadrata della pressione. Tuttavia, un aumento della pressione significa ancora un aumento della portata.

Una volta che si tiene conto di disco da hokey su ghiaccio, le cose si fanno un po' più complicate. Consideriamo la situazione in cui il flusso attraverso il disco da hokey su ghiaccio è molto lento (vicino allo zero). In questo caso, una volta che disco da hokey su ghiaccio è bagnato e il spazio di testa è pieno, la pressione al gruppo aumenterà fino a diventare più o meno la stessa della pressione alla pompa. Perché l'acqua passa più facilmente attraverso il limitatore che attraverso il disco da hokey su ghiaccio, non limita più il flusso ma, invece, il flusso attraverso l'intero sistema è determinato dalla velocità con cui si muove attraverso il disco da hokey su ghiaccio. In questo caso, la pressione può avere effetti imprevisti sulla portata, a causa dell'effetto della pressione sul disco da hokey su ghiaccio si. L'aumento della pressione aumenterà il flusso fino a un certo punto, ma l'alta pressione può premere le particelle di caffè nel disco da hokey su ghiaccio insieme, eliminando eventuali fessure per il passaggio dell'acqua, e quindi effettivamente ridurre il flusso. (Rao 2013a)

Una situazione di vita reale è da qualche parte tra questi due scenari. La pressione a monte del limitatore sarà sempre più o meno pressione della pompa. In un primo momento, il disco da hokey su ghiaccio crea forte resistenza al flusso d'acqua, consentendo l'accumulo di pressione a valle del limitatore, creando una situazione simile al secondo scenario sopra. Quando la pressione si accumula nel gruppo, il flusso attraverso il disco da hokey su ghiaccio aumenterà fino a un certo punto e, in questo scenario, la portata è determinata dalla composizione del disco da hokey su ghiaccio. Tuttavia, quando i solidi del caffè iniziano a sciogliere, il disco da hokey su ghiaccio inizia a rompersi durante lo scatto, fornendo sempre meno resistenza (Rao 2013b). Ciò significa che la portata attraverso il disco da hokey su ghiaccio aumenterà per tutta la durata dello scatto, fino a raggiungere la stessa velocità che hai senza caffè nel gruppo. A questo punto torniamo al primo scenario sopra, dove la portata è esattamente proporzionale alla pressione della pompa.

La cosa interessante da notare qui è che anche con costante pressione della pompa, la pressione al disco da hokey su ghiaccio sta effettivamente diminuendo durante tutto il tiro, ma la portata è in aumento. Questo è uno dei motivi per cui il profilo di flusso, al contrario del profilo di pressione, è così interessante: può compensare le incongruenze nel disco da hokey su ghiaccio, soprattutto quando inizia a rompersi.

Un'ultima nota tecnica: una macchina per caffè espresso che utilizza uno scambiatore di calore per riscaldare l'acqua di infusione avrà spesso dei limitatori di flusso aggiuntivi nel circuito di riscaldamento. Questi non influiscono sulla portata al gruppo quando la pompa è azionata, ma controllano invece la velocità di circolazione dell'acqua attraverso lo scambiatore di calore, e quindi influenzano la temperatura dell'infusione.

Riferimenti

S Rao, 2013a. Capitolo 3: Pressione della pompa. In: Espresso Espresso: Misura e Maestria

S Rao, 2013b. Capitolo 11: Profilo della pressione. In: Espresso Espresso: Misura e Maestria

5 Commenti

  1. petros.mesologgitis

    Qual è la portata in una macchina a più caldaie? Ha qualcosa di diverso da una singola macchina caldaia. Come posso controllare la portata nella mia macchina.?

  2. john

    La portata attraverso il limitatore sarà sempre la stessa a meno che non ci sia un dischetto di caffè a valle che crea ulteriori restrizioni. La portata fuori dal letto di caffè sarà zero fino a quando tutta l'aria non sarà stata scaricata dal cestello e sostituita con acqua, ma la portata attraverso il getto di restrizione determinerà quanto velocemente ciò accadrà.
    https://thammyxinh.vn/day-hoc-phun-xam-tham-my/

    • petros.mesologgitis

      Sto parlando della portata dell'acqua senza portafiltro. Solo caduta libera. So che nella maggior parte delle macchine da caffè è di 250 ml -500 ml per 30 sec. E ho comprato nuove macchine multi boiler e mi danno solo 170 ml per 30 sec

      • BHLearn

        Ciao Petros - 170ml/30sec è piuttosto lento, ma non abbastanza di cui preoccuparsi. Pensiamo che tra 200-280 sia ottimale. A seconda della tua macchina, potresti essere in grado di sperimentare diversi limitatori per vedere cosa ti dà i migliori risultati. Puoi leggere di più sulla portata dell'acqua, chiamata "debito idrico", nel nostro Advanced Espresso course: https://www.baristahustle.com/lesson/ae-7-02-water-debit/

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