E61沖煮頭系統自適應變壓萃取改造 / Modification on E61 Group for Adaptive-Pressure Brewing

chan.chenhao wrote:
U大安裝針閥的位置, 個人覺得蠻不錯的耶, 可避掉沖煮頭規格不同的狀況. 若要獲得粉餅上的萃取壓力, 只要將壓力表安裝在Bianca的點就可以了(恕刪)

對啊,很棒的改裝,真是佩服有這種自己動手豐衣足食的實力
只是HX機如果要裝沖煮頭壓力表,就不能裝測溫探針,只能二選一
之前我在網路上找了很多二合一的溫壓表,都很大顆不好看,接頭也需要轉接才行
bakafish wrote:
您這個影片,恕我直言(恕刪)


科學其實是建構在 1. 事實 2. 經驗 3. 實驗上
我其實不想爭論太多!!

1. 事實: 流體力學已經是被接受的事實
2. 經驗: 液壓的量測經常會出錯的就是錶頭!
3. 實驗: 我找時間將Gicleur拆掉,再量一次就會有結果了!!

您要不要用科學的方式先預測一下結果?
我再來公佈結果
chan.chenhao wrote:
U大 您好:看圖片在(恕刪)


錶壓差是那顆150元的充油錶的問題,那顆錶不適用在高溫環境。
從下面的盲杯測試就可以知道有一個比例的差異,壓力越高差異越大。
我其實有另一顆一樣的錶頭,但還要轉接~~~ 麻煩!

AQ1: 震動泵不能這樣玩,因為震動泵必須要有背壓才能建立流量。
要這樣子弄,還是得要迴旋泵。

AQ2: 我安裝測溫線是要精準知道沖煮咖啡的水溫! 雙鍋爐只告訴你鍋爐水溫,其實在E61有很大的溫差!

AQ3: OPV基本上就是一個彈簧結構,過壓開啟閥體溢流,迴旋泵輸出時就已經有設定壓力,針閥全開的情況就是回歸到原本甚麼都沒有裝的設計。
ugo426 wrote:
盲杯測試(恕刪)

謝謝影片, 最後穩定狀態下錶壓差2bar. : )

ugo426 wrote:
震動泵不能這樣玩(恕刪)

想說加個分流閥在震動泵->鍋爐/加熱塊中間, 一端接原水路, 另一端接回進水箱, 這樣應會比另一種加調光器在泵浦上的改法安全些.
(調降電壓以降低震動泵功率, 是否會有機會因負載大而將震動泵線圈燒掉呢?)

ugo426 wrote:
針閥全開(恕刪)

小弟是說針閥全的狀況.在此時只有迴轉泵壓力控制閥運作. 若此壓力閥恰巧有問題時, 是否有可能損毀泵浦或其他組件?
(原設計, 壓力控制閥失效時仍有OPV可運作, 不過使用者如何知道已有損毀可能又是另一個議題了.)

壓損跟流速/量有關. 同樣的系統(同主/被動壓損系數?), 在不同的流速下(eg:10ml/sec<=>1.5ml/sec), 造成的壓降應不同. Esp機 有 加熱塊,小鍋爐,HX,雙鍋爐,E61沖煮頭...等等不同的組合, 一般使用者如何得知手邊的機子 泵浦->粉餅上方壓降了多少? 還是以萃Esp的流量(eg:1.5ml/sec)來看, 每種Esp機的 泵浦->粉餅上方壓降可以忽略??
ugo426 wrote:
1. 事實: 流體力學已經是被接受的事實
2. 經驗: 液壓的量測經常會出錯的就是錶頭!
3. 實驗: 我找時間將Gicleur拆掉,再量一次就會有結果了!!
(恕刪)

1. 但是您把萃取初期壓力建立的時候忽略了
  除非流速非常快,流量很大,不然壓力是不會一下子就跳上去的
  您的壓力表體現的就是這個事實
  有沒有發現您後來的盲杯測試影片,壓力錶的反應比較慢?
  在拉桿拉起後停頓一下才有反應,指針轉上去的速度也比較慢,為什麼?
ugo426 wrote:
就不可壓縮的流體而言,在同一管道內的靜壓力應該要一樣,
流動的狀況下,在沒有明顯壓降因素的話,應該也要相近。(恕刪)

  如果您認為pump出水,經過needle valve造成壓降,比方說減到4 bar
  這個4 bar是pump出水流速與needle valve出水流速差造成
  needle valve做為一個限流裝置,和gicleur不是一樣的作用嗎,開口大小和可不可調而已
  粉餅並不是封閉的鐵板一塊,即使在咖啡液還沒有流出的時候,它也會吸水
  gicleur出水與粉餅也存在流速差
  那麼為什麼您會認為預浸壓力就是4 bar,不認為gicleur出水到粉餅會有壓降?

  其次,為什麼萃取時壓力指針會停在4 bar,然後過一會才上升到9 bar?
  會上升到9 bar,這是因為「同一管道」,對吧
  既然是同一管道,那麼為什麼一開始是4 bar,不是9 bar?
  顯然在一開始的時候,這條管路裡的前中後三段,狀態並不相同
  不能視為同一管道

  這個前提「同一管道」
  在萃取初期時,needle vlave與gicleur之間已經充滿水了,headspace充滿水了嗎?
  gicleur兩端情況明顯不同,這個時候能算「同一管道」嗎?
  更何況E61還有內建的preinfusion chamber
  如果壓力會那樣忽然跳上去的話,這個preinfusion chamber在做什麼?
  等headspace充滿水壓力才會上升,直到gicleur兩端的壓力相同,
  這個時候才是「同一管道」,您的壓力表在這個時候才能測得真正的萃取壓力
  您先前的萃取影片也表現出這點
 
2. 我不知道錶頭誤差跟我前面說的內容有什麼關係

3. 您把gicleur拆掉又有什麼意義呢?
  現在的問題點是您的兩顆壓力表都是在needle valve與gicleur之間,
  所以測到的壓力相同
  如果把gicleur拆掉,那麼兩顆壓力表都在needle valve與粉餅之間,
  結果當然還是相同
  而且會因為pump的流速太快,流量太大
  如果您的needle valve沒有關到很小,壓力還是會很快跳上去
  但那出水流速不是正常咖啡機的流速
  如果要這樣測試的話
  您可以把gicleur拆掉後,測一下出水流速,調節到10秒出水100g左右
  (Bianca只有60g左右)
  這時再來看看不上把手測壓,與實際萃取時壓力上升的情形
  強調一下,這是看壓力上升的情形,兩顆壓力表由於位置相同不會有差異

我已經貼出Bianca萃取時,隨著出水流量控制,沖煮頭壓力表變化的情形
影片中也可以看到機身上的壓力表從萃取開始就跳上去,然後紋風不動
(除了使用電子功能暫停pump的時候)
雖然影片不是我自己拍的

雙鍋爐的鍋爐與沖煮頭出水的確會有溫差
不過如果是室內狀態穩定的情況下,溫差會固定,每次沖煮都一樣
所以從咖啡的味道來調整水溫即可,不必知道精準的沖煮水溫也沒有關係
HX則會因為待機時間,進水溫度,沖煮前放水的水量,影響到沖煮水溫
造成每次沖煮的溫度可能都有偏差
所以在沖煮頭測溫會準確許多
如果測溫和測壓只能二選一,我也選測溫

震動pump機器也可以加裝流量控制套件,加熱塊的機器構造我就不清楚了
https://www.youtube.com/watch?v=-CnKBSBSudM
chan.chenhao wrote:
謝謝影片, 最後穩定(恕刪)


OPV基本上在震動泵上是一個必需品,因為震動泵沒能調整壓力,透過OPV輸出固定的壓力。

但迴旋泵本身就有可以設定壓力輸出,就像我就掛了一個60 mm的大錶頭在迴旋泵上,那個錶頭很準!
透過迴旋泵的壓力設定,OPV基本上是無用的!! 因為震動泵頭的壓力調整裝置比OPV結構更大,應該也更準!!
若真要保留OPV,就放在迴旋泵出口吧!
迴旋泵很耐用的,一般在路旁的RO加水站,就是用這種迴旋泵。

若是針閥全關! 那就和使用盲杯一樣!
對迴旋泵和震動泵而言,除了發熱外就是耗電!!
不長時間運轉,應該還好!! 就像盲杯逆洗有長有短,但不致於損壞泵。

以Espresso機器最常使用的迴旋泵頭procon 1507而言,
在10 Bar下,每一分鐘約可以打出4.14 L的能力。
https://www.nopgroup.com/english/products/procon/index.html

一般萃取流量約每一分鐘60 cc ~ 90 cc,迴旋泵的打水能力綽綽有餘。
且以這樣的流速下,在管道內流阻所造成的壓降幾乎可以被忽略。
萃取的壓降主要還是發生在粉餅內!! 這也是那一篇Matter論文的基本假設!
bakafish wrote:
1. 但是您把萃取初(恕刪)


  有沒有發現您後來的盲杯測試影片,壓力錶的反應比較慢?
  在拉桿拉起後停頓一下才有反應,指針轉上去的速度也比較慢,為什麼?
- 因為接在E61上的是充油的錶頭,阻尼較大,管路壓力表示乾式錶頭,反應快速。
- 加上E61上的銅柱內有一點可以壓縮的空氣,所以空氣先壓縮。


Lelit Bianca 和 老美的 Flow Control Device從結構看起來,應該都是沒有Gicleur
所以說,他們的預浸壓力只能"用手"調整,無法預設。
若我拆掉了Gicleur,也會變成和他們一樣,無法設定穩定的預浸壓力。
流速則可以從0 ~ Max flow rate (針閥孔徑大約是 2.0 mm)

剛好找到一段Letit Bianca的測試影片,在2:17的時候,您可以發現有流速但是沒有壓力,因為少了粉餅和gicleur的阻力。
另外有一段ECM Flow Control Device的影片,依樣沒有背壓就無法建立壓力。

這也是這個設計的現實面,拿掉了Gicleur,但也少了一些可玩性!


Figure curtesy of Whole Latte Love
ugo426 wrote:
- 因為接在E61上的是充油的錶頭,阻尼較大,管路壓力表示乾式錶頭,反應快速。
- 加上E61上的銅柱內有一點可以壓縮的空氣,所以空氣先壓縮(恕刪)

可是機身上的壓力表一樣是反應比較慢喔
其實原因在於您把壓力調到2 bar,也就是needle valve的開口調到更小了
由於流速減慢的關係
所以從needle valve到gicleur這個空間要充滿水,就需要比較長的時間
所以壓力表有稍微停頓一下,等這個空間充滿水,指針才會開始動
同時壓力上升的速度,也就是指針轉動的速度,也會變比較慢


ugo426 wrote:
Lelit Bianca 和 老美的 Flow Control Device從結構看起來,應該都是沒有Gicleur
所以說,他們的預浸壓力只能"用手"調整,無法預設。
若我拆掉了Gicleur,也會變成和他們一樣,無法設定穩定的預浸壓力

不是喔
請看我先前在9樓貼的影片,如下:
https://youtu.be/GHsX9V40Hmg?t=78
Bianca單獨的這個Flow Control Device其實不算是個needle valve
它必需搭配E61原本就有gicleur才能形成一個可調節流速的valve
您貼的影片中可以清楚看到Bianca的paddle對沖煮頭出水流速有很大的影響
沖煮頭的壓力表也很清楚的反應萃取壓力
操作paddle甚至可以在萃取中途降壓,可玩性非常好
是人為操作的每一杯在某個特定秒數是幾bar的可重現性可能會偏低
其中包括粉餅填壓力道的影響
至於預設的穩定預浸壓力,包括您的改裝,都沒有這種東西
但是如果想在某個特定bar數下停留預浸,Bianca可以把paddle轉到極小或全關就能實現

您的改裝沒有預設定壓的原因前面說過了
您的定壓是發生在needle valve與gicleur之間,
而預浸或萃取壓力是發生在gicleur與粉餅之間,
這兩個空間,在萃取剛開始時並不屬於同一管道
萃取過程中,如果您不去關needle valve,那麼gicleur與粉餅之間的壓力就是持續上升
一直上升到pump設定的壓力為止,並不會在上升中途停下來
前面還提過E61的pre-infusion chamber,其作用就是在降低gicleur與粉餅之間的升壓速度
您看到的壓力錶指針在4 bar停留,是在等待gicleur與粉餅之間的壓力上升到4 bar
這個時候最小的出水流速在粉餅,而且對前面的所有裝置來說流速小太多了
所以pump出水流速=needle valve出水流速=gicleur出水流速=咖啡液流速
從pump到needle valve到gicleur一直到粉餅,才能算是在同一管道
所以您才會看到指針上升到9 bar


ugo426 wrote:
剛好找到一段Letit Bianca的測試影片,在2:17的時候,您可以發現有流速但是沒有壓力,因為少了粉餅和gicleur的阻力(恕刪)

沒錯,沒有阻力,所以就沒有壓力
正確的說,是少了粉餅的阻力,
因為這個沖煮頭壓力錶的位置已經在gicleur後端,不會再有gicleur了
正是因為沒有阻力,所以壓力無法建立,當然沖煮頭的壓力錶就測不到壓力
而這個阻力的大小,就會影響到測得的壓力值
所以說壓力表掛在gicleur的前端和後端是有差別的
Bianca機身上的壓力錶就是在gicleur前端
就算使用盲杯,在拉桿拉起來的初期,沖煮頭上的壓力錶也不會和機身上的壓力錶同步
原因在於gicleur到盲杯,這整個E61的空間都要充滿水
以及gicleur的出水流速,跟pump出水流速差太多了
所以沖煮頭上的壓力指針會緩升,而機身上的會急升
更詳細的Bianca操作影片我也在9樓貼過了,如下:
您可以看看影片50秒開始,右上方那格畫面中,機身壓力錶與沖煮頭壓力錶
https://www.youtube.com/watch?v=v9UUJJ-H9mY
ugo426 wrote:
那一篇Matter論文的基本假設(恕刪)

努力的看了這篇論文, 似懂非懂. 其中只提到使用"San Remo Opera three group espresso machine", 至於這台Opera設定6bar/9bar時, 壓力點是在泵浦或是沖煮頭? 網路上找到的機械資訊中, 沒有關於這邊的敘述.
(Q:論文內並沒有提到泵浦->沖煮頭壓降可忽略的敘述?)

文中咖啡師找到甜密點後的調整, 用縮短時間/降底豆量來減低機械/豆子成本的論點還蠻有趣的.(Fig.6), 可惜沒有預浸對Partially clogged flow(通道效應)的討論...

另一個比較有趣的點, 是以細粉(<100u)的粒徑大小不會因研磨刻度改變, 來推論細粉主要是豆子被擠壓破碎所產生的.(Fig.2)

補:
這個討論串估的最大壓降數值約1bar.

補2:
U大#23影片 4:47可看到沖煮頭<->Pump(?應該是) 兩邊幾無壓差.=>這應算是E61移除Gicleur後的壓降狀況?


補3:
以這支Bianca影片4:26處看起來, 兩邊也差不太大(Bianca還保有Gicleur)

(另一支Bianca影片4:23處也可看到類似資訊, 不過略不清楚)
chan.chenhao wrote:
努力的看了這篇論文,(恕刪)


可以看論文的圖一,咖啡餅最上方的壓力設為P @ (z=0) = Ptot
咖啡餅的最下方設為,P @ (z=L) = 0,咖啡餅總厚度為L。

一般商用咖啡機錶壓是提供泵的壓力,咖啡餅上方也標示了pump
也就是所有的壓降都在咖啡餅。



Image from: Matter (2019), https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.12.019
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