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Was ist eine PID-Steuerung bei Espressomaschinen?

Kaffeetechnik Seubert Kaufberater Siebträger

Die PID-Steuerung bei Espressomaschinen


Viele Espressomaschinen, wie z.B. die Bezzera Unica PID, werden inzwischen mit einer PID-Steuerung angeboten. Aber wofür wird dieser Regler eigentlich verwendet und wie funktioniert er genau? Mit diesen Fragen beschäftigt sich der folgende Artikel. Außerdem empfehlen wir 5 PID-Maschinen für jeden Geldbeutel.

Was ist eigentlich eine PID-Steuerung?

Ein PID-Controller wird bei Siebträgern zur Regelung der Brühwassertemperatur eingesetzt. PID steht dabei für „proportional integral derivative“ und bezieht sich auf den Aufbau der Steuereinheit. Ziel dieser Steuerung ist es, eine konstante Brühtemperatur zu erzeugen und erhalten, die unabhängig vom Volumen des Kessels arbeitet.

Wie funktioniert eine PID-Steuerung?

PID-Steuerung

Name PID-Steuerung leitet sich aus den drei Regler Anteilen ab, die in jeweils unterschiedliche Weise auf eine Regelgrößenabweichung reagieren. Proportional misst dabei auf die Abweichung von Soll- zu Isttemperatur und bezieht sich auf eine gegenwärtige Abweichung direkt proportional. Beim Integralteil der PID-Steuerung werden die Temperaturabweichungen fortlaufend aufsummiert und entsprechend korrigiert. Der Integral Anteil berücksichtigt also die vergangenen Messwerte. Sind die Messtemperaturen bspw. zu niedrig wird die Heizung so lange angefeuert bis der Sollwert erreicht ist.

Der Differenzial Anteil nimmt Bezug auf die erwarteten Abweichungen; er wirkt also in die Zukunft. D.h. wenn über einen Zeitraum die Temperatur steigt, fährt der Differenzial Anteil die Heizung langsam zurück, so dass sich die Temperatur dem Soll-Wert langsamer annähert und es dann nicht zu erneuten starken Abweichungen kommt. Den D-Anteil der PID-Steuerung sollte man jedoch nicht zu stark einstellen, da er natürlich auch die Aufheizzeiten des Kessels beeinflusst und den Prozess unter Umständen verlängert. Das Zusammenspiel dieser drei Eigenschaften wird über die PID-Steuerung geregelt. Sie beeinflusst also drei verschiedene Größen und sorgt für eine konstante Temperatur während des Brühvorgangs.

Warum ist eine konstante Temperatur wichtig?

Eine konstante Brühtemperatur ist deshalb wichtig, weil Espresso beim Brühen sehr stark auf Temperaturschwankungen reagiert. Schon eine Abweichung von einem Grad Celsius kann bei bestimmten Röstungen dazu führen, dass man einen bitteren oder übersäuerten Espresso erhält. Als kleine Regel kann man hier anführen: Je heller oder dunkler eine Röstung ist, umso stärker reagiert sie auf Temperaturschwankungen. Am robustesten verhalten sich daher mittlere Röstungen, die Abweichungen von ein paar Grad gut verkraften.

Hinzu kommen zwei Trends der letzten Jahre, die die Anforderungen an Siebträgermaschinen deutlich beeinflusst haben. Zum einen hat sich die Art der Röstungen geändert, was dazu führt, dass diese schneller auf Temperaturschwankungen reagiert und zum anderen werden immer mehr Siebträgermaschinen auch in Privathaushalten eingesetzt, was zur Folge hat, dass die Maschinen mit einer geringen Auslastung zu Recht kommen und deshalb schnell aufheizen müssen.

 

Wie erhält man nun die richtige Einstellung an seiner Espressomaschine?


Um die perfekte Brühtemperatur für einen Espresso zu ermitteln, gibt es verschiedene Wege:

 
  1. Ausprobieren: Der erste Tipp mag auf den ersten Blick etwas komisch erscheinen, aber die Zubereitung eines köstlichen Espressos ist immer auch sehr stark vom Geschmack des Trinkenden abhängig und wird subjektiv wahrgenommen. So ist die empirische Methode immer noch die beste Art, die beste Brühtemperatur für den perfekten Espresso zu finden. Natürlich ist diese Methode zeitaufwendig und kostenintensiv, da man sicherlich ein paar Kaffees brühen muss, bis man ein akzeptables Ergebnis erhält. Und bis zum perfekten Espresso dauert es dann nochmal zwei bis drei Tassen. Bei dieser Methode geht man so vor, dass man zuerst den Proportionalen Anteil einstellt und die anderen beiden Werte konstant hält. Wenn das Ergebnis einigermaßen akzeptabel ist, passt man den Differentialanteil entsprechend an. Die Feinjustierung übernimmt dann der Integral Anteil, wobei darauf zu achten ist, dass man mit dieser Einstellung vorsichtig umgeht, da es zu einem sich aufschaukelnden System führen kann.

  2. Erfahrungen anderer: Wer sich die etwas Zeit beim Einstellen der PID-Steuerung sparen möchte, kann auch auf die Erfahrungen anderer zurückgreifen und deren Einstellungen ausprobieren. Diese finden sich meist in Foren wie z.B. hier . Auch hier empfiehlt es sich ein bisschen auszuprobieren, da es natürlich auch noch andere Faktoren gibt (Art der Kaffeemischung, Röstung, Mahlgrad, verwendetes Wasser um nur ein paar zu nennen).
 

Worauf ist noch zu achten?


Das Kaffeewiki schreibt: “ Die Temperaturmessung sollte genaue reproduzierbare Werte liefern und ohne Zeitverzögerung oder Hysterese arbeiten, denn eine genaue Messung der aktuellen Temperatur liefert die Basis für die Regelung.“
Bezzera BZ07 PID

Welche Maschinen empfehlen wir Ihnen?


Für reine Espressotrinker empfehlen wir folgende Maschinen:

Im Bereich der Zwei-Kreis-Systeme:

Wer sich einen Dualboiler mit PID-Steuerung zulegen möchte wählt am besten die:

 

Erfahren Sie mehr in unserer Serie: Kaufberater Siebträger


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