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PID Steuerung - sinnvolles Feature oder Marketing-Gag?

PID steht für: proportional – integral – derivative!

PID Steuerung ist für gehobene Kaffeemaschinen-Levels fast schon obligatorisch, warum eigentlich?

Ziel dieser PID Steuerung ist es, eine konstante Brühtemperatur zu erzeugen und erhalten, die unabhängig vom Volumen des Kessels arbeitet. Denn eine konstante Brühtemperatur ist der schlüssel zum guten Espresso.

Die Bezeichnung PID leitet sich aus den drei Bestandteilen ab, die in jeweils unterschiedliche Weise auf eine Regelgrößenabweichung reagieren:

  • Proportional: Dies misst die Abweichung von Soll- zu Ist-Temperatur. Proportional zur jeweiligen Stellgröße, in diesem Fall die Heizung des Boilers. Dabei gilt, je stärker der Ist- vom Soll-Wert abweicht, desto stärker drosselt er die Heizleistung. Je höher dieser soegannnte P-Anteil ist, desto stärker neigt der Boiler zu Schwingungen.
  • Beim Integralteil der PID-Steuerung werden die Temperaturabweichungen fortlaufend aufsummiert und entsprechend korrigiert. Der I-Anteil berücksichtigt also die vergangenen Messwerte. Sind die Messtemperaturen zum Beispiel zu niedrig, wird die Heizung so lange angefeuert bis der Sollwert erreicht ist.
  • Der Differenzial-Anteil nimmt Bezug auf die erwarteten Abweichungen. Dieser Wert 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 nach oben oder unten 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.
 
Fazit zur PID Steuerung:
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.
 

Konstante Brühtemperatur extrem 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. Mittlere Röstungen sind eher unempfindlicher gegenüber ein paar Grad Abweichung. Je heller und je dunkler Röstungen sind, um so mehr reagieren diese auf Abweichungen und umso mehr Sinn macht es auch diese Abweichungen absichtlich über die PID einzustellen.

Welche Espressomaschinen können mit PID am besten umgehen?

Ein PID Controller macht nur wirklich Sinn in Kombination mit einem schweren Kessel (58mm Brühgruppe) und ab 300ml Fassungsvermögen. Bei Espressomaschinen mit 57mm Brühgruppe ist fast immer ein kleiner, leicht ausgeführter 250ml Brühwasserkessel verbaut. Dieser hat eine geringe Temperaturstabilität. Dies führtmeist dazu, dass die Brühwassertemperatur beim Kaffeebezug schnell und stark abfällt. Die Heizungssteuerung kommt kaum mit dem “Nachregeln” hinterher.

Bei herkömmlichen Zweikreis-Wärmetauscher Espressomaschinen wird der Kesseldruck und damit die Kesseltemperatur mittels eines sog. Pressostaten geregelt. Diese Methode ist günstig und robust und damit am meisten verbreitet. Bei Dual Boiler Espressomaschinen kann die Temperatur des Brühwasserkessels nicht über einen Pressostaten geregelt werden. Die Wassertemperatur für das Brühwasser liegt in diesem Falle ja unter 100° Grad Celsius und baut somit auch keinen Dampfdruck auf. Hier kommt die PID Steuerung zur Anwendung, wodurch die Kesseltemperatur elektronisch gradgenau geregelt wird.

Oft wird eine PID auch bei kleineren Espressomaschinen eingebaut. Dies ist eher dem Trend zuzuschreiben als dem tatsächlichen Nutzen. Jedoch kann an der PID-Anzeige, die ja oft vorne an der front verbaut ist, die Hitzeentwicklung im Kessel geprüft und Defekte an der Heizung schneller erkannt werden. Macht also zur Kontrolle sicher Sinn. Die Veränderung der Brühtemperatur ist natürlich dennoch möglich und bei gewissen Kaffeesorten sinnvoll.

Richtig optimal ist die PID Steuerung bei Dual Boiler Maschinen eingesetzt, wie z.B. der R58 von Rocket!

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