Máy Espresso Nhiều Nồi Hơi

Nội Dung Chính

Máy Espresso có nhiều nồi hơi cho phép nhiệt độ nước chiết xuất được kiểm soát độc lập với nồi hơi chính (dùng để hấp sữa, lấy nước nóng, v.v…). Điều này cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiệt độ chiết xuất Espresso và giúp thay đổi nhiệt độ dễ dàng hơn nhiều. Nhiệt độ thường có thể được thay đổi trong bảng điều khiển lập trình của máy.

Tuy nhiên, đối với hầu hết các máy có nhiều nồi hơi, nhiệt độ chiết xuất thường được đo bằng các cảm biến đặt bên trong nồi hơi, điều này khiến cho nhiệt độ chiết xuất thực tế có thể không giống hoàn toàn với những gì nó được thiết lập. Để khắc phục những vấn đề này, nhiều dòng máy hiện đại đã kết hợp bộ phận gia nhiệt phụ được gắn trong chính group head để ổn định nhiệt độ nước đúng như mong muốn.

Các máy nhiều nồi hơi thời kỳ đầu kiểm soát nhiệt độ chiết xuất bằng một bộ điều chỉnh nhiệt đơn giản. Nó sẽ kích hoạt các bộ phận làm nóng khi nhiệt độ nồi hơi giảm xuống dưới một điểm nhất định và sau đó tắt chúng một lần nữa khi nó đạt đến nhiệt độ yêu cầu.

Thông thường trong máy pha cà phê Espresso, biên độ chênh lệch nhiệt độ này được đặt cách nhau một khoảng ngắn, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi độ trễ. Nhiệt độ nồi hơi sẽ liên tục vượt quá điểm giới hạn trên vì tại thời điểm tắt các phần tử gia nhiệt, chúng vẫn còn nóng và cung cấp năng lượng cho nước.

Khi nồi hơi nguội đến nhiệt độ tối thiểu, nhiệt độ vẫn sẽ giảm xuống vì cần thời gian để các bộ phận nóng trở lại trước khi chúng có thể bắt đầu làm nóng nước. Độ trễ này có nghĩa là ngay cả khi điểm đặt trên và dưới rất gần hoặc giống hệt nhau, nhiệt độ vẫn sẽ dao động xung quanh điểm đặt, hạn chế độ chính xác của hệ thống điều khiển bằng nhiệt.

Điều này dẫn đến sự ra đời của PID (viết tắt cho Proportional Integral Derivative) – Một hệ thống điều khiển bộ phận gia nhiệt để giữ nhiệt độ nước dao động ít nhất có thể.

Hình minh họa hệ thống nhiều nồi hơi: 1 – nồi hơi trao đổi nhiệt, 2 – nồi hơi chiết xuất, 3 – group head, 4 – cảm biến PID, 5 – bộ gia nhiệt có kiểm soát PID.

Với nguyên lý hoạt động bằng cách hiệu chỉnh lượng điện năng được sử dụng, thay vì để các phần tử được bật/tắt hoàn toàn như trong bộ điều nhiệt. Bộ điều khiển PID liên tục thực hiện các điều chỉnh nhỏ của thiết bị để giữ nhiệt độ ổn định, giống như cách người lái xe ô tô liên tục thực hiện các điều chỉnh nhỏ đối với tay lái để giữ cho xe di chuyển trên đường thẳng.

Vì có tính chất cơ bản là một thuật toán (tỷ lệ – proportional, tích phân – integral và đạo hàm – derivative), PID thực sự là một tập hợp các phương trình được sử dụng trong nhiều ứng dụng điều khiển công nghiệp – từ hệ thống lái tàu (thủy) tự động, kỹ thuật hàng không vũ trụ đến sản xuất bia, v.v…

Bộ điều khiển PID đầu tiên đã được Andy Schecter (ông đã sử dụng công nghệ PID từ những năm 1990 để sản xuất đậu phụ ở ngoại ô New York) và David Schomer (ông là người tiên phong trong bộ môn Latte Art với việc sáng tạo ra hình rosetta kinh điển) trang bị thêm cho máy pha cà phê Espresso vào đầu những năm 2000. Kể từ đó chúng trở nên phổ biến trên cả dòng máy nồi hơi đơn và máy nhiều nồi hơi, làm cho nhiệt độ ổn định và dễ kiểm soát hơn nhiều.

Có thể nói, PID là một trong những tiến bộ công nghệ có ảnh hưởng nhất trong hai mươi năm qua. Vì tính phức tạp của nó, trong phạm vi của cuốn sách này, chúng ta sẽ không đề cập chi tiết hơn nữa.

Minh họa biến động nhiệt độ trong nồi hơi máy Espresso. Đường màu đỏ đại diện cho biến thiên nhiệt độ được thiết lập bởi bộ điều nhiệt thông thường. Nhiệt độ nồi hơi sẽ liên tục vượt quá giới hạn tối đa (Max) vì tại thời điểm tắt các phần tử gia nhiệt, chúng vẫn còn nóng và cung cấp năng lượng cho nước. Khi nồi hơi nguội đến nhiệt độ tối thiểu (Min) nhiệt độ sẽ tiếp tục giảm xuống vì cần thời gian để các bộ phận gia nhiệt nóng trở lại trước khi chúng có thể bắt đầu làm nóng nước.

Thuật toán PID (đường màu xanh) cho phép điều khiển nhiệt độ chính xác hơn. Tuy nhiên bộ điều khiển PID trong máy pha cà phê Espresso thường hoạt động khi nồi hơi đã đạt đến nhiệt độ tối thiểu nhất định. Dưới thời điểm này, chúng để các bộ phận làm nóng hoạt động hết công suất. Hơn nữa, mỗi yếu tố của thuật toán P, I và D sẽ được nhân với một hằng số có thể điều chỉnh. Điều này kiểm soát tốc độ và độ chính xác của thiết bị với sự thay đổi nhiệt độ, nhưng cũng sẽ quyết định tính hiệu quả của thuật toán này.

Hãy là người đầu tiên chia sẻ bài đăng này!

Bài đăng mới

Độ Kiềm Và Độ pH

Trong môi trường tự nhiên, nước luôn nhận được thêm các ion từ nhiều chất mà nó hòa tan. Nếu nước hòa tan một axit,

Độ Cứng Của Nước

Bây giờ, hãy bắt đầu với hơi nước – trong khí quyển, vì “hơi nước” về cơ bản là H2O tinh khiết, nhưng ngay sau