English below
Càng ngày càng có nhiều máy pha cà phê có xu hướng ưu tiên sử dụng chất liệu thép không gỉ cho các bộ phận bên trong máy, đặc biệt là nồi hơi. Bởi vì thép là một chất liệu thân thiện với môi trường, dễ dàng vệ sinh, không chứa thành phần chì và có thể ngăn chặn hiện tượng vôi hóa.
Tuy nhiên thì thị phần máy pha cà phê sử dụng các chất liệu đồng, đồng thau vẫn rất nhiều. Mỗi thứ trên đời này đều được tạo ra với một lý do và tất nhiên không có gì là hoàn hảo 100%
Chúng ta nên có sự hiểu biết với từng chất liệu, hiểu được sự lợi hại, chấp nhận hay không thể chấp nhận, để có cái nhìn khách quan nhất với các dòng máy trên thị trường.
Đầu tiên, chúng ta cùng nhau đi qua các định nghĩa khác nhau nào.
1. Đồng: là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, độ cứng thấp, dễ dát mỏng, dễ uốn.
Sự tái chế của đồng: đồng giống như nhôm có thể tái chế 100% mà không bị giảm chất lượng, ước tính có khoảng 80% đồng đã từng được khai thác hiện vẫn còn sử dụng. Độ dẫn nhiệt vào khoảng: 398 W/mK*
2. Nhôm: là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất, dễ gia công, có khả năng chống ăn mòn, dẫn nhiệt tốt, giá thành thấp. Độ dẫn nhiệt của nhôm vào khoảng 247 W/mK*. Tuy nhiên, khi ion nhôm bị giải phóng ra ngoài nước, sẽ gây ra các tác hại đến cơ thể con người, đặc biệt là đối với hệ thần kinh. Vì vậy thông thường nhôm thường được phủ một lớp thép bên ngoài hoặc tạo một lớp thép bên trong chất liệu nhôm để có thể vừa kết hợp độ dẫn nhiệt của nhôm và sự an toàn từ thép. Nhôm giống như đồng là chất liệu có thể tái chế.
3. Đồng thau: là hợp kim của đồng và kẽm, tỷ lệ pha chế giữa đồng và kẽm cho ta một loạt các đồng thau đa dạng có tính chất khác nhau. Đồng thau có độ dẻo cao hơn đồng hoặc kẽm, là một vật liệu tương đối dễ đúc. Độ dẫn nhiệt vào khoảng: 120 W/mK*
Giống như đồng, đồng thau cũng có thể dễ dàng tái chế.
4. Thép: là hợp kim có thành phần chính là sắt và cacbon và một số nguyên tố hóa học khác. Thép có nhiều loại, tính chất vì thế cũng có khác nhau. Tuy nhiên, hôm nay chúng ta sẽ tập trung vào thép không gỉ. Thép không gỉ còn được gọi thép inox, có khả năng chịu mài mòn cao được sáng chế bằng việc giảm lượng cacbon xuống và cho crôm vào thành phần của thép.
Trong 4 nhóm của thép không gỉ thì nhóm Austenitic là phổ biến nhất, trong đó chúng ta ít nhất đã nghe một lần trong đời Inox 304 – loại này có chứa tối thiểu 7% ni ken, 15% crôm, và tối đa là 0,08% cacbon. Độ dẫn nhiệt kém vào khoảng 14 W/mK* tức là kém đồng khoảng 28 lần.
Thép không gỉ có khả năng chống ôxy hóa cao, chống ăn mòn cao, chịu được nhiệt độ cao hầu như không chịu tác động của môi trường và hóa học, do đó mà cũng an toàn cho sức khỏe.
Inox không chỉ có thể tái chế 100% mà còn có thể tái chế nhiều lần mà không bị suy giảm chất lượng.
5. Nước: Độ dẫn nhiệt của nước là khá kém vào khoảng 0.6 W/mK (còn với không khí vào khoảng 0.024 W/mK*
6. Nhựa Teflon: là một chất polymer là hóa chất hữu cơ chứa fluor và cacbon có những tính chất tuyệt vời như: tính cách điện, không bị biến đổi trạng thái trong điều kiện nhiệt độ dao động từ -200 đến 260 độ C, có khả năng chịu mài mòn tốt, tính cản khí chống thấm tốt, đặc biệt là không có khả năng gây hại đến sức khỏe con người. Được dùng rất nhiều trong y tế và thực phẩm làm lớp phủ bề mặt kim loại trong y học và thực phẩm.
Phân biệt tái chế và tái sử dụng: vì sao phải có mục này? Bởi vì chúng mình muốn chắc chắn là tất cả chúng ta đều hiểu đúng.
Tái sử dụng: có nghĩa là ứng dụng hoặc sử dụng lại, sử dụng một sản phẩm hoặc vật liệu nhiều lần, theo cùng một cách hoặc theo cách khác.
Tái chế: là một quá trình, ý chỉ một mặt hàng được sử dụng để thay đổi nó thành một sản phẩm mới để giảm lãng phí vật liệu có thể hữu ích (theo Phế liệu 247)
Ví dụ: Vật liệu thủy tinh thân thiện là bởi vì chúng có thể tái sử dụng được nhiều lần chứ không hẳn vì chúng có thể tái chế. Thực tế thì thủy tinh có thể tái chế nhưng không phải tất cả. Thủy tinh dùng trong công nghiệp thực phẩm, đóng gói thực phẩm thì có thể tái chế, nhưng các xoang nồi, dụng cụ nấu và vật chứa bằng thủy tinh, bóng đèn.. thì không thể tái chế.
ỨNG DỤNG CÁC CHẤT LIỆU VÀO TRONG MÁY PHA CÀ PHÊ
Group:
Từ nồi hơi chiết xuất, nước sẽ đi ra đầu group. Nếu đầu group làm bằng chất liệu có tính dẫn nhiệt tốt như đồng thau hoặc đồng, thì sẽ hiệu quả hơn là việc chỉ dựa vào sự truyền nhiệt của nước.
Đối với các loại máy dựa trên chất liệu chính là thép không gỉ, dĩ nhiên là nên có các phương pháp truyền nhiệt khác để làm sao có thể bù đắp cho độ dẫn nhiệt kém của cả nước và thép không gỉ. Về cơ bản, thiết kế một máy pha cà phê espresso là một cuộc đấu tranh giữa việc lấy nhiệt ở nơi cần - và cũng rất quan trọng, lấy nhiệt khi nào - sau đó ổn định nó khi đến nơi.
Gần đây chiếc máy Eagle One mới của Victoria Arduino là chiếc máy đầu tiên của hãng này được sử dụng chất liệu thép không gỉ vào nồi hơi, chất liệu của các thành phần máy được thể hiện rất minh bạch trên web. Nồi hơi chính: thép không gỉ. Nồi hơi cà phê: thép không gỉ. Group chiết xuất: đồng thau.
---
Các bộ phận không thể vắng mặt đồng hoặc đồng thau:
Đồng thường rất mềm nên sẽ dễ dàng trong việc tạo hình, các ống dẫn rất nhỏ trong máy pha thậm chí còn được làm bằng tay, vì vậy mà đối với các máy có nền tảng chính từ chất liệu thép vẫn cần sử dụng các ống bằng đồng. Một số máy tự động phân khúc gia đình các ống đồng sẽ được thay thế bằng Teflon để tiết kiệm chi phí.
Đồng thau là hợp kim chứa đồng vì vậy mà vẫn có các tính chất của đồng. Nó có điểm nóng chảy thấp vì vậy mà dễ đúc và có độ ma sát thấp nên dễ dàng ứng dụng vào trong máy. Vì vậy có thể ứng dụng đồng thau cho các bộ phận có ren, các bộ phận chuyển động, van an toàn, hoặc đai ốc để kết nối các đường ống lại. Đồng thau dễ đúc vì vậy mà chi phí sản xuất rẻ hơn, tuy nhiên các điểm tốt này của đồng thau sẽ mất đi nếu không có chứa một lượng nhỏ của chì. Việc này dẫn chúng ta đến vấn đề sức khỏe, đặc biệt là các ảnh hưởng lên trẻ em. Chỉ cần một lượng nhỏ chì đã có thể gây ra các ảnh hưởng đến khả năng học và phát triển của trẻ em. Dựa theo thông tin của Environment Protection Agency và the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) đã xác nhận là không có mức độ an toàn nào của chì đối với máu của trẻ em, nói cách khác với bất kì nồng độ nào của chì vẫn sẽ gây hại đến trẻ em. Tuy trên thực tế, lượng chì nhỏ này có thể không ảnh hưởng gì đến người trưởng thành (là những người uống cà phê), nhưng chì trong cơ thể không có bất cứ vai trò sinh lý nào, vì vậy mà cần tránh các tác động của chì.
NỒI HƠI CÀ PHÊ đa dạng và được chọn sử dụng các chất liệu khác nhau tùy thuộc vào mục đích của nhà sản xuất, nguyên tắc vận hành và giá thành. Ở đây chúng mình xếp theo thứ tự độ dẫn nhiệt từ cao đến thấp
1. Đồng: Độ dẫn nhiệt tốt nhất, nhìn chung cũng là chất liệu mắc nhắt, có khả năng kháng khuẩn, dễ tạo hình nên giảm áp lực trong sản xuất. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn thấp hơn thép không gỉ.
---
Độ dẫn nhiệt vào khoảng: 398 W/mK*. Đồng giống như nhôm có thể tái chế 100% mà không bị giảm chất lượng, ước tính có khoảng 80% đồng đã từng được khai thác hiện vẫn còn sử dụng
2. Nhôm: Độ dẫn nhiệt chỉ thấp sau đồng, giá thành rẻ, là chất liệu nhẹ nhất. Để tăng khả năng chống ăn mòn của nhôm, chúng thường được kết hợp với thép bằng cách phủ hoặc cho 1 lớp thép bên trong lớp nhôm. Không nên để nhôm nằm ở các bộ phận có thể tiếp xúc với cà phê, bởi vì cà phê có tính axit sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn, hoặc gỉ sét.
---
Độ dẫn nhiệt của nhôm vào khoảng 247 W/mK*. Nhôm giống như đồng là chất liệu có thể tái chế.
3. Đồng thau: Do các quy định về việc sử dụng chì ngày càng nghiêm khắc nên các bộ phận nào trong máy pha cà phê có tiếp xúc với nước thì phải được đảm bảo rằng không có quá 0,25% lượng chì trên tổng trọng lượng, ở châu Âu con số cho phép là 0,3%. Để đáp ứng được con số này, các nhà sản xuất đã quét một lớp phủ lên trên các chất liệu bằng đồng thau. Hoặc một số sẽ sử dụng đồng thau không chứa chì (có nghĩa là vẫn chứa chì nhưng ít hơn 0,25%).
---
Độ dẫn nhiệt vào khoảng: 120 W/mK*
Giống như đồng, đồng thau cũng có thể dễ dàng tái chế.
4. Thép không gỉ: là chất liệu thân thiện nhất vì có khả năng chống ăn mòn cao nhất, không chứa chì. Vì vậy sẽ ngăn chặn hiện tượng vôi hóa, đảm bảo nguồn nước trong sạch theo thời gian. Tuy nhiên thép cần nhiều công sức hơn trong sản xuất vì là kim loại cứng. Các nồi hơi làm bằng thép không gỉ thường có dung tích bé hơn vì tính giòn của nó, nồi hơi bé hơn sẽ hạn chế rủi ro bị nứt.
---
Độ dẫn nhiệt kém vào khoảng 14 W/mK*. Thép inox không chỉ có thể tái chế 100% mà còn có thể tái chế nhiều lần mà không bị suy giảm chất lượng.
5. Cuối cùng, nồi hơi có thêm lớp cách nhiệt . Các chất liệu cách nhiệt có thể được sử dụng khác nhau nhưng đều có cùng công năng là bảo vệ sự thoát nhiệt và vì thế mà giảm năng lượng tiêu thụ sử dụng trong việc đun nóng. ---
Gần đây chiếc máy Eagle One mới là chiếc máy đầu tiên được sử dụng chất liệu thép không gỉ vào nồi hơi của hãng Victoria Arduino, chất liệu của các thành phần máy được thể hiện rất minh bạch trên web. Nồi hơi chính: thép không gỉ. Nồi hơi cà phê: thép không gỉ. Group chiết xuất: đồng thau.
Thép không gỉ được xem là chất liệu ưu tiên cho tương lai vì tính chất thân thiện với môi trường của nó và khả năng cung cấp nguồn nước pha cà phê sạch nhất. “Future begins” – chính là thông điệp mà Eagle One muốn gửi đến cộng đồng làm cà phê. Đối với bản 2 group, máy có 1 nồi hơi chính bằng thép không gỉ, và 2 nồi hơi cà phê mini bằng thép không gỉ, cả 2 nồi hơi đều đi cùng với lớp cách nhiệt bên ngoài.
Như vậy, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về các chất liệu được sử dụng trong máy pha cà phê. Thép không gỉ được xem là chất liệu ưu tiên cho tương lai vì tính chất thân thiện với môi trường của nó và khả năng cung cấp nguồn nước pha cà phê sạch nhất.
“Future begins” – chính là thông điệp mà máy pha cà phê Eagle One muốn gửi đến cộng đồng làm cà phê. Đối với bản 2 group, máy có 1 nồi hơi chính bằng thép không gỉ, và 2 nồi hơi cà phê mini bằng thép không gỉ, cả 2 nồi hơi đều đi cùng với lớp cách nhiệt bên ngoài.
*Số liệu mang tính chất tham khảo, vì có sự chênh lệch số liệu giữa các nguồn khác nhau. Độ dẫn nhiệt của đồng và nhôm chúng mình lấy theo Thermtest, độ dẫn nhiệt của đồng thau, nước chúng mình lấy theo Wikipedia, của thép không gỉ theo Engineering Tool Box. Một số thông tin tham khảo từ Barista Hustle
Bài viết được tài trợ bởi Victoria Arduino Việt Nam.
Which material is the best for coffee boilers?
Nowadays, more and more coffee machines are made of stainless steel, specially the boiler. Because steel is noticed as “green material”, easy to clean and lead-free which can prevent limescale.
However, a number of coffee machines made from cooper/ brass still exist in the market. Everything in this world is made for a reason and nothing is perfect for sure.
We should have knowledge on each material as well as aware of its pros and cons in order to have the most objective view of all coffee machines in the market.
Firstly, let’s go through the definition of each material
1. Copper: is a soft metal which has very high thermal and electrical conductivity, it is also malleable and ductile. Recycling: like aluminium, copper is 100% recyclable without any loss of quality, it is estimated that 80% of all copper mined is still in use today. It has a thermal conductivity of 398 W/mK* 2. Aluminium: is the most common metal on Earth which is ductile, able to resist corrosion and relatively cheap; it is also an excellent thermal conductor (247 W/mK*). However, aluminium is toxic if it is released into water which can harm human body, specially our nervous system. That is the reason why aluminium in use today is always coated or lined with steel for the purpose of combining its thermal conductivity with safety in steel. Like copper, aluminium is recyclable. 3. Brass: is an alloy of copper and zinc. Depending on the proportion of copper and zinc, we can achieve various brass with different properties. Brass has higher malleability than bronze and zinc, and relatively easy to cast. Its thermal conductivity: 120 W/mK*. Like copper, brass is easy to recycle. 4. Steel: is an alloy of mainly iron, carbon and sometimes, containing other elements. Steel has many types, so their physical properties differentiate from each other. Today we will focus on stainless steel. Stainless steel is also called inox steel which has high corrosion resistance. It is made by reducing the amount of carbon and add more chromium. Among 4 main types of stainless steel, Austenitic is the most common used. I am sure anyone of us must have heard about the name Inox 304 – this alloy contains at least 7% nikel, 15% chromium and less than 0,08% carbon. Its thermal conductivity is quite low - 14 W/mK*, 28 times lower than copper. Stainless steel has high oxidation resistance, corrosion resistance, and creep resistance at high temperature. It is not affected by either environment factors or chemicals, so it is safe for our health. Inox is not only 100% recyclable but also infinitely recyclable without any quality loss. 5. Water: is a poor thermal conductor (about 0.6 W/mK*), while air is about 0.024 W/mK* 6. Teflon (polytetrafluoroethylene or PTFE): is polymer and an organic chemical compound of fluorine and carbon which owns multiple amazing properties such as: good electrical insulator, stay stable over a wide temperature range 200-260 Celsius degree, good corrosion and air resistance, low water absorption, and specially, don’t affect on our people’s health.
Distinguish between recycling and reusing: why we mention this? Because we want to make sure we all get it right.
Reusing: means apply or use something again, utilize a product/ material multiple times in the same or other different ways.
Recycling: is a process which turns used items into new, reusable ones to reduce waste material
Example: Glass is eco-friendly because it is perfect for multiple-use, not because it can only be recycled.
Actually, not all types of glass are recyclable. Glass in both food and packaging industry can be recycled whereas cookware, kitchen utensils, containers, light bulbs… are unrecyclable.
BASE ON THESE THEORIES, we could utilize the strengths and the weaknesses of different materials in manufacturing suitable coffee machine’s parts.
Group:
Water, which is heated in the boiler, will go to the group heads. If the group heads are made from high thermal-conductive materials such as brass or copper, the heat transfer will be more effective than the one relying on water conductivity.
With the stainless-steel based espresso machine, of course there should be other thermal transferring methods to cover the low thermal conductivity of water and stainless steel. Basically, designing an espresso machine is a great struggle between getting the heat in the right place, at the right time – also very important, and stabilising it at the final destination.
At the moment, the new Eagle One is the first espresso machine using stainless steel in the boilers of Victoria Arduino brand. The machine part’s materials are listed transparently on the manufacturer's website. The main boiler: stainless steel. The coffee boiler: stainless steel. The extraction groups: brass.
Parts that can not be absent from copper or brass:
Copper is usually very soft and easy to reshape, some small pipes in espresso machines are even hand-made. Therefore, copper pipes are still used in stainless steel espresso machines. In some home-used super automatic machines, Teflon pipes will replace copper pipes to reduce the costs.
Brass is a copper-contained alloy, so it still has many copper’s characteristics. It has low melting-point for the mould process and low friction rate, which are suitable for machinery application. Therefore, brass material could be used in many thread-contained parts, mobile parts, safety valves and pipe- alignment nuts. Easiness in mould process reduces the manufacturing costs; However, Copper’s advantages will be gone without small amounts of lead. This issue leads us to many well-being concerns, especially children’s health impacts. The children’s learning and development ability could be negatively affected by small amounts of lead. Based on the information from the Environment Protection Agency and the Centers for Disease Control and Prevention (CDC), there are no lead’s safety limits for children’s blood, which means even the smallest amount of lead could harm the kids. However, This lead’s amount actually may have no damage to the adults (coffee drinkers). Nonetheless, lead does not play any physiological role in human’s body, so avoiding lead’s factors is necessary.
COFFEE BOILERS are varied and can be manufactured with different materials, which depends on the manufacturer's purpose, operating principle and price. In this post we will list based on the thermal conductivity of materials, from high to low rate.
1. Copper: the highest thermal conductivity but also the most expensive among these materials. Copper has antimicrobial properties. Also, it can be reshaped easily and reduce manufacturing pressure. However, the anti-corrosive ability of copper is not as good as stainless steel’s one. -- Recycling: like aluminium, copper is 100% recyclable without any loss of quality, it is estimated that 80% of all copper mined is still in use today. It has a thermal conductivity of 398 W/mK* ------
2. Aluminium: The thermal conductivity of Aluminium is only lower than copper, reasonable cost and Aluminium is the lightest material among these materials. To improve its corrosion resistance, normally aluminium will be combined with steel by coating a steel layer inside the Aluminium boilers. Also, Aluminium should not be used in coffee-contacting machine parts because coffee with the acid characteristic will create corrosive rust. -- It is also an excellent thermal conductor (247 W/mK*). Like copper, aluminium is recyclable. ------
3. Brass: Since the strict lead-manufacturing policies, every machine part must be ensured that the amount of lead only takes 0.25% of overall weight; in Europe, the number is 0.3%. To satisfy the policies, some manufacturers coat a layer inside the brass boilers, or use leadless brass (under 0.25%). --- Its thermal conductivity: 120 W/mK*. Like copper, brass is easy to recycle. ---
4. Stainless steel: the friendliest material since the anti-corrosion ability is very reliable and it does not contain lead. Therefore, it prevents the limescale and ensures the water quality over time. However, since steel is very strong, more effort is needed to manufacture. Also, the stainless steel boilers usually have smaller capacity to minimise cracking risks, because of its brittleness. --- Its thermal conductivity is quite low - 14 W/mK*. Inox is not only 100% recyclable but also infinitely recyclable without any quality loss. ---
5. Finally, the boilers have a heat-insulated layer. There are many different heat insulated materials but they have the same purpse: help the boilers to retain heat and reduce energy consumption during operating periods.
---
At the moment, the new Eagle One is the first espresso machine using stainless steel in the boilers of Victoria Arduino brand. The machine part’s materials are listed transparently on the manufacturer's website. The main boiler: stainless steel. The coffee boiler: stainless steel. The extraction groups: brass.
Stainless steel is considered as a primary material in the future since its environmental friendliness and the capability of providing the freshest water. “Future begins”- is Eagle One’s message to the coffee community. Considering the 2-group version, the machine has a main boiler made from stainless steel. Furthermore, it has two stainless-steel coffee boilers in mini size, which are covered by a heat-insulated layer.
In conclusion, we have overviewed many different materials used in espresso machines. Stainless steel is considered as a primary material in the future since its environmental friendliness and the capability of providing the freshest water. “Future begins”- is Eagle One’s message to the coffee community. Considering the 2-group version, the machine has a main boiler made from stainless steel. Furthermore, it has two stainless-steel coffee boilers in mini size, which are covered by a heat-insulated layer.
* The statistics are only for reference since there are some small variances among different sources. We collect the copper and Aluminium’s thermal conductivity data from Thermtest, the brass and water’s from Wikipedia and the stainless steel’s from Engineer Tool Box. Information is referenced from Barista Hustle.
The article is sponsored by Victoria Arduino Vietnam.
留言