Wie funktioniert eigentlich ein Vollautomat?

Haben Sie schon mal bei einer guten Tasse Espresso aus dem Vollautomaten darüber nachgedacht, was dort im Inneren vor sich geht?
Sich Gedanken darüber gemacht, wozu man eigentlich eine Brühgruppe braucht und wie diese funktioniert?

Der folgende Artikel bringt Licht ins Dunkle und beschreibt den kompletten Ablauf der Kaffeezubereitung in Ihrem Kaffeevollautoamten – vom Einschalten bis zum Füllen der Tasse.

Inhaltsverzeichnis

• Begriffsbestimmungen
• Die Aufwärmphase
• Mahlen nach Zahlen – Herstellung des Kaffeemehls
• Es wird unter Hochdruck gearbeitet
• Vorsicht – heiß, der Brühvorgang

Begriffsbestimmungen

• Steuerelektronik – Steuert den kompletten Ablauf des Vollautomaten und regelt das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten
• Wassertank – Der Vorratsspeicher des Vollautomaten, oft abnehmbar
• Flowmeter / Turbine /Durchflussmesser – Misst die Wassermenge
• Pumpe – Hochdruckpumpe, dient zur Druckerzeugung, befördert das Wasser
• Heizung – Erhitzer zur Erzeugung von heißem Wasser oder Dampf
• Mahleinheit – Mahlt die Bohnen zu Pulver
• Brühgruppe – Hier wird der Kaffee gepresst und mit dem heißen Wasser aus dem Erhitzer aufgebrüht

Die Aufwärmphase

Vielleicht kommt es Ihnen bekannt vor – morgens, mit halb offenen Augen und wie in Hypnose ist das erste angesteuerte Ziel der Kaffee-Vollautomaten und dann vor der Maschine erst mal der Einschaltknopf.

Viele Geräte bieten die Möglichkeit eine Einschaltzeit zu definieren, somit können Sie die morgendliche Tastübung nach dem Einschaltknopf vergessen und sich gleich auf den Bezugsknopf für Kaffee konzentrieren. Der Ablauf nach dem Einschalten ist aber mit oder ohne menschliche Anwesenheit der Gleiche.

Nach dem Einschalten „initialisiert“ sich der Vollautomat. Initialisierung bedeutet hier, dass die Steuerelektronik die Grundfunktion der Komponenten (Heizung, Brühgruppe usw.) überprüft. Sie hören dies beispielsweise an der Bewegung der Brühgruppe, die dann hörbare Geräusche von sich gibt. Anschließend beginnt der Vollautomat aufzuheizen, dies dauert je nach Gerät und Verkalkungsgrad 1-2 Minuten. Sind alle benötigten „Rohstoffe“ wie Wasser und Kaffeebohnen vorhanden und liegt keine Fehlfunktion vor, wechselt die Maschine auf Bereitschaft. Je nach Gerätetyp und Benutzereinstellung findet nun ein Spülvorgang statt. Manche Kaffeevollautomaten machen dies auch nach jedem Bezug.

Je nach Modell wird die Bereitschaft durch einfache optische Anzeigen, Symbole, oder gar eine Textanzeige signalisiert.

Mahlen nach Zahlen – Herstellung des Kaffeemehls

Tasse unterstellen – und los geht es.

Durch Drücken der Bezugstaste werden zuerst Bohnen in der Mahleinheit zu Pulver gemahlen. Das Mahlwerk in der Mahleinheit besteht aus einem Mahlkegel und einem Mahlring. Die Bohnen werden durch Drehungen des Mahlkegels zwischen diesem und dem Mahlring zerkleinert. Das dabei entstehende Pulver, auch Kaffeemehl genannt, besteht aufgrund der Bauweise des Mahlwerks aus groben und feinen Partikeln. Die Feinheit des Pulvers lässt sich zu einem gewissen Grad über das Verstellrad des Mahlwerkes beeinflussen. Drehen im Uhrzeigersinn ergibt dabei gröberes, gegen den Uhrzeigersinn feineres Pulver. Der innere Mahlkegel ist auf einem Drehteller befestigt, dieser befördert beim Drehen das Pulver aus dem Mahlwerk in die nächste Einheit. Nach dem Bezug befindet sich immer noch etwas Kaffeemehl in der Mahleinheit, bei älteren Kaffeevollautomaten können noch 1 – 2 Bezüge in der Mahleinheit stecken.

Bei den meisten Vollautomaten wird die Pulvermenge rein über die Mahldauer bestimmt. Hier wird keine Menge gemessen oder gar gewogen! Hochpreisige Geräte überwachen den Füllstand des Bohnenbehälters durch eine Lichtschranke. Doch gerade den günstigeren Maschinen fehlt diese Kontrollmöglichkeit. Die Geräte merken dann erst in der Brüheinheit, ob genug Pulver gemahlen wurde. War die Pulvermenge zu gering, fordert Sie der Vollautomat auf, den Bohnenbehälter zu füllen.

Es wird unter Hochdruck gearbeitet

Das gemahlene Kaffeepulver in der Brühgruppe wird nun gepresst. Geräte ohne aktive Bohnenüberachung (Lichtschranke) merken erst jetzt ob zu wenig oder keine Bohnen vorhanden waren, da der verbleibende Raum nach dem Pressvorgang ein definiertes Volumen unterschreitet. Der Brühvorgang wird dann abgebrochen, das evtl. vorhandene Kaffeepulver ausgeworfen und das Fehlen von Bohnen angezeigt.

Die Bewegung des Kolbens wird entweder über einen so genannten „Encoder“ kontrolliert (dieser zählt die Drehungen des Antriebsmotors der Brühgruppe mit) oder über diverse Mikroschalter. Somit erkennt die Steuerung, wo sich der Kolben gerade befindet.

Die Brühgruppe ist bei den meisten Vollautomaten das fehler- und schmutzanfälligste Bauteil. Verschleißbedingt müssen dort nach einer gewissen Gebrauchsdauer oder nach einer bestimmten Anzahl von Bezügen Dichtungen an den Brühkolben getauscht werden. Geräte mit herausnehmbarer Brüheinheit erleichtern die Wartung und Reinigung enorm. Trotzdem setzen noch einige Hersteller wie beispielsweise Jura auf fest installierte Brüheinheiten in den Vollautomaten.

Ist ausreichend Pulver in der Brühgruppe vorhanden, beginnt jetzt der Brühvorgang, der im Folgenden beschrieben wird.

Vorsicht – heiß, der Brühvorgang

Die Pumpe befördert jetzt eine definierte Menge Wasser durch den Erhitzer in den Zulauf der Brühgruppe. Das Geräusch der Pumpe ist bei allen Geräten deutlich wahrzunehmen. Die Pumpe erzeugt einen relativ hohen Druck von 15-18 bar. Sie ist ein Universalbauteil, infolgedessen werden in Kaffeevollautomaten meist nur 2 verschiedene Marken/Typen verwendet.

Die Wassermenge wird bei jedem Pumpvorgang durch ein „Flowmeter“ genanntes Bauteil gemessen. In diesem Durchflussmesser befindet sich ein kleiner „Propeller“, anhand der Umdrehungen des „Propellers“ ermittelt die Elektronik die Durchflussmenge.

Die meisten Vollautomaten nutzen auf Wunsch oder voreingestellt das sogenannte Vorbrüh-Verfahren. Hierbei wird mit einer geringen Menge Wasser das Pulver „vorgebrüht“, sprich durchfeuchtet. Auf diesem Weg sollen Aromastoffe aus dem Pulver gelöst werden. Man kann dies deutlich hören, da die Pumpe kurz anläuft, dann eine Pause von ca. 1-2 Sekunden einlegt und anschließend weiter pumpt bis der Kaffee fertig ist.

Nach dem Vorbrühen beginnt der eigentliche Brühvorgang. Das heiße Wasser (im Idealfall 95° C) durchdringt das Kaffeepulver. Pulverpartikel werden durch ein Brühsieb, dies ist ein rundes Edelstahlblech mit vielen feinen Löchern, abgehalten.

Um das I-Tüpfelchen, die „Crema“, zu erzeugen, bedienen sich die Gerätehersteller eines Tricks: Dem Cremaventil. Es besteht aus einer Feder und einem abdichtenden Element z.b. einer Kugel. Das Cremaventil öffnet den Auslauf der Brühgruppe erst nach Erreichen eines definierten Druckes und schließt beim Unterschreiten des Druckes wieder. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum Ende des Brühvorgangs und fördert die Entstehung der Crema. Der Brühvorgang ist abgeschlossen, wenn der Flowmeter den Durchfluss der definierten Menge Wasser registriert hat. Die Steuerelektronik stoppt jetzt den Wasserlauf.

Ihre Kaffeetasse ist jetzt bereits gefüllt, aber der Vollautomat arbeitet noch weiter. Die Brühgruppe befördert das verbrauchte Kaffeepulver, ab diesem Zeitpunkt „Trester“ oder „Puck“ genannt, in den Auffangbehälter. Noch in der Brühgruppe befindliches Wasser wird in die Auffangschale abgeleitet.
Zusätzlich ein Wort zur Aufforderung der Kaffeevollautomaten zum Leeren des Tresterbehälters: Dieser wird nicht aktiv überwacht. Das bedeutet, das Gerät zählt nur die Anzahl der Bezüge und fordert nach einer bestimmten Anzahl zum Leeren des Behälters auf.

Versuchen Sie nicht zu tricksen – Schublade raus und gleich wieder rein – das merkt die Maschine. Und wenn Sie die Auffangschale und den Tresterbehälter bei ausgeschaltetem Gerät leeren, wundern Sie sich nicht, das der Vollautomat sich vielleicht schon nach dem Bezug von nur einer Tasse Kaffee meldet und Sie auffordert den Behälter zu leeren. Das Gerät hat nur mitgezählt und Ihren Leervorgang in ausgeschaltetem Zustand nicht registrieren können.