مکانیزم عملکرد دستگاه های اسپرسو ساز نسل اولیه

اگر مقالات گذتشه را دنبال کرده باشید تصور مناسبی از دستگاه ای اسپرسو ساز نسل اول در ذهن شما شکل گرفته است. با دانشی که از مقالات رسته ی دم آوری اسپرسو حاصل شده است میدانیم برای تهیه ی یک فنجان اسپرس, لازم است مقدار مشخصی از آبی با دمای مشخص را با یک فشار مشخص از روی دانه های آسیاب شده ی قهوه بگذرانیم تا عصاره ی اسپرسو حاصل شود. در کنار آن برای تهیه ی یک لیوان لاته و یا کاپوچینو لازم است شیر را توسط بخار آبی که فشار مشخصی دارد فوم دهیم و به عصاره اسپرسو اضافه کنیم.

محصول اسپرسو ماشین ها در واقع اسپرسو و کاپوچینوست. مابقی نوشیدنی های بر پایه قهوه ترکیبی از شیر و قهوه و طعم دهنده هستند.

با نگاه مهندسی به این موضوعات لازم است تکلیف چند سوال اساسی در مورد دستگاه های نسل اولیه در فراهم آوردن این موارد را روشن کنیم:

• آبگیری بویلر چگونه انجام می شود؟
• تنظیم دما یا فشار داخل بویلر چگونه انجام می شود؟

ارتباط این دو سوال اساسی با موارد قبل چیست؟ برای فراهم آوردن بخار لازم است بویلر تا ارتفاعی از آب پر شود و پس از گرم شدن آب و تبدیل شدن به بخار بخش خالی بویلر توسط بخار اشغال شود و فشار سیستم افزایش پیدا کند. پس نحوه ی آبگیری بویلر (تشخیص ارتفاعی که لازم است بویلر از آب پر شود و نحوه ی ورود آب به بویلر) اهمیت دارد. از طرف دیگر روند افزایش فشار (و توامان دما) باید تا نقطعه مشخصی ادامه یابد. آن نقطه چگونه کنترل میشود؟ ست پوینت (نقطعه ایده آل) فشار و یا دما توسط تجهیزاتی در بویلر کنترل میشود که در ادامه با آنها به صورت کلی آشنا می شوید.

نیمی از بویلر از اب پر می شود و سپس آب شروع به گرم شدن میکند و بخشی از آن به بخار تبدیل می شود، این روند تا جایی ادامه می یابد که دمای سیال به حوالی 120 درجه سانتیگراد و یا فشار آن به 1.2 بار برسد.

دستگاه های اسپرسو ساز نسل اول نیز همانند مدل های امروزی به یک منبع تامین کننده آب با فشار بیش از 1.5 بار برای برقرار کردن آب ورودی نیاز داشتند. در نسل اول آبِ دارای فشار در ورودی دستگاه اسپرسو ساز پشت یک شیر دستی محبوس است. سطح آب بویلر بوسیله ی یک تجهیز به نام سایت گلس[1] نمایش داده می شود. سایت گلس یک لوله (یا محفظه) شیشه ای در مجاورت دید اپراتور است که سطح آب بویلر را نمایان می سازد. اپراتور با توجه به مصرف آب دائما به صورت دیداری سطح آب را کنترل می کند. با پایین آمدن سطح آب در بویلر اپراتور به صورت دستی شیر ورودی آب سرد را باز کرده و اجازه میدهد آب با فشار طبیعی خود وارد بویلر شود. نکته ای که در سایه ی این واقعیت نهفته بود این است که فشار طبیعی آب باید بیش از فشار بویلر باشد تا بتواند به صورت طبیعی راه خود را به بویلر باز کند. به همین دلیل است که فشار 1.5 بار به بالا را برای آب سرد ورودی پیشنهاد دادیم چراکه میدانیم فشار نرمال داخل این نوع بویلرها 1.2 بار است.[2]

آبگیری دستی با کنترل سطح توسط کاربر که بعدها با تغییرات اساسی روبرو شد

خاموش و روشن کردن شعله جهت تنظیم دما و فشار آب و بخار در داخل بویلر، به صورت اتوماتیک انجام می شود. در دستگاه هایی که کنترل دما به کار رفته است، یک ترموستات ساده وظیفه قطع و وصل جریان گاز را بر عهده دارد. بر سر راه گاز ورودی به مشعل یک شیر متصل به ترموستات قرار میگیرد. پروب ترموستات در داخل بویلر قرار خواهد داشت. وقتی دمای سیال کمتر از حد تنظیم شده در ترموستات باشد گاز اجازه عبور خواهد یافت و چون شمعک روشن است مشعل روشن میشود. با رسیدن دما به نقطعه مورد نظر دریچه ورودی گاز مسدود شده و شعله خاموش می شود.

پروب ترموستات در بویلر قرار دارد و با رسیدن به دمای مطلوب جریان گاز ورودی را قطع میکند و آتش خاموش می شود

در دستگاه هایی که فشار کنترل می شود همین روند با افزایش یا کاهش فشار انجام میشود. با این تفاوت اصلی که فشار خود یک عامل ایجاد نیرو برای باز و بسته کردن شیر فراهم میکند و سیستم می توان بهینه تر فعالیت کند به این سیستم پرشراستات می گویند. در دستگاه های ترموستاتی کمیت دما از طریق ترموکوپل ولتاژ ایجاد می کند و با اعمال این ولتاژ به یک سیم پیچ، نیروی مغناطیسی پدید می آید و نیروی مغناطیس دریچه گاز را باز و بسته میکند. اما در دستگاه های پرشراستاتی نیروی حاصل از فشار آب و بخار داخل بویلر بوسیله ی یک فنر مهار شده و به صورت مستقیم دریچه را باز و بسته می سازد. این که کدام سیستم کارایی بهتری دارد در مقالات بعدی با اطلاعات کسب شده پاسخ دقیقی خواهد یافت.

لوله ای وظیفه انتقال آب و یا بخار به پرشر استات را دارد، پرشر استات اجازه عبور گاز را میدهد تا زمانی که فشار بویلر به نقطعه دلخواه برسد سپس گاز قطع شده و شعله خاموش می شود.

[1] Sight glass

[2] دلیل این انتخاب در مقالات بعدی مفصلا توضیح داده خواهد شد