vacuum zettechniek en IR verwarming

Cona koffiezetter

KlantPHILIPS
Websitewww.philips.com

Voor PHILIPS ontwierp ik een concept voor een vacuümkoffiezetter, ook wel CONA genoemd. Het bijzondere aan het CONA systeem is dat de koffie volledig en gedurende een bepaalde tijd in contact komt te staan met het water. Een cona koffiezetter bestaat grotendeels uit twee delen. Een kan (onder) en een zet-kamer (boven). Beide moeten in ieder geval een even groot volume hebben. De zet-kamer zou zelfs iets groter kunnen zijn, omdat het er daar tijdens het zetten tamelijk ‘wild’ aan toe kan gaan.
Hoe werkt het nu? Eerst vul je de kan met de hoeveelheid water die je wenst. Dat mag ook iets meer zijn, omdat er ook een gedeelte van het volume achterblijft in de koffieprut. De zetkamer, of het bovenste deel, lijkt het meest op een trechter. Een groot volume en een lange tuit naar beneden die net niet op de bodem van de kan rust. Daar waar de tuit van de trechter overgaat in een grotere doorsnede bevindt zich een zeef. Als de trechter in de kan zit gestoken wordt de kan aan de bovenzijde luchtdicht afgesloten. Als er dus iets moet ontsnappen uit de kan, dan kan dit alleen via de tuit van de trechter naar boven. Stiekem zit er ook nog een heel klein gaatje in de tuit, precies boven het maximale waterniveau. Nu hadden we de kan zojuist al gevuld met water, zetten we de ‘trechter’ er op en vullen de ruimte boven de zeef met een aantal scheppen koffie in de juiste verhouding tot het water. Het ontwerp dat ik voor PHILIPS maakte heeft naast de zojuist beschreven kan, ‘trechter’ en zeef nog een aantal features als een infrarood (IR) heater, een plateau waarin deze zit opgesloten en een frame waarop de trechter is bevestigd. Eigenlijk zit de tuit ook niet vast aan de trechter, maar is deze in twee delen gesplitst, welke d.m.v. een afdichting lucht en waterdicht met elkaar kunnen worden verbonden. Het filter zit ook niet rechtstreeks in de trechter, maar is een los onderdeel dat makkelijk kan worden uitgenomen om schoon te maken. Door het insteken en naar beneden duwen van het filter wordt de lucht- en waterdichte verbinding naar de kan gemaakt. Oké, genoeg gepraat, aanzetten dat ding!

De IR verwarming in het plateau onderin gloeit op en straalt op een precies gekozen golflengte energie uit. Dit gaat vrijwel 100% dwars door het SCHOTT CERAN® glaskeramiek, ook grotendeels door het Borosilicaatglas van de kan en wordt omdat het van zo’n specifieke golflengte is vrijwel 100% geabsorbeerd door het water in de kan. Water is bij deze golflengte praktisch geheel ‘zwart’ voor infrarood. Vergelijk het met het gevoel dat je op een koude winterdag met je ontblote huid in een zonnestraal staat. Het effect is precies hetzelfde. Het mooie van deze manier van verwarmen is, is dat het geheel snoerloos gaat; m.a.w. je kunt de kan gewoon van de basis nemen, uitschenken en afwassen, terwijl gangbare ontwerpen vaak een electrische connector hebben en alle ingewikkelde afdichtingen en veiligheden die daar bij horen. Dus de verwarming staat aan en het water warmt op en komt uiteindelijk tegen de kook aan. De aanwezige lucht die net oven het wateroppervlak hangt warmt ook op en ontsnapt door het kleine gaatje boven in de trechtertuit naar de zetkamer er boven. Het water begint te borrelen en er begint zich een beetje druk op te bouwen in de kan beneden. Die druk duwt het kokende water door de tuit naar boven in de zetkamer, waar het zich mengt met de verse koffie. Dan moet het laatste beetje water nog naar boven en dat gaat een beetje wild dus.

Er komen stoombellen uit die het water-koffiemengsel flink laten borrelen. Handig, want zo wordt alles goed gemixed wat het contact tussen koffie en water optimaal maakt. Op het laatst komt de kan volledig droog te staan en hangt er alleen nog maar een beetje waterdamp in van net boven de 100°C. Het glas van de kan wordt ook heter en een sensor daaronder in het plateau ziet dat, waarop de IR verwarming wordt uitgeschakeld. En nu is het wachten op een beetje afkoeling. Want als de de in de kan aanwezige waterdamp onder het kookpunt duikt en begint te condenseren ontstaat er plotsklaps een vacuum onderin de kan en begint de kan aan de trechter te zuigen. Door het filter natuurlijk, zodat alleen de het koffieextract zonder de prut weer in de kan belandt. Vers en vooral rond en zacht van smaak. Het mondgevoel is vergelijkbaar met french press. Trek het filter weer iets omhoog en de kan is klaar om uit te schenken. Naast het design/ ontwerp van deze koffiezetter, heb ik ook prototypes vervaardigd om een aantal principes te testen, waaronder de IR verwarming.

De behuizing van de verwarming bestaat uit gebakken rode rivierklei met daarin tot een veer opgewikkelde verwarmingsdraad van KANTHAL®, een merk van SANDVIK. Door het gewenste vermogen te kiezen en de gloeitemperatuur (en daarmee de golflengte) kun je door KANTHAL beschikbaar gestelde formules precies de draaddikte en lengte berekenen om zo een optimaal element te maken. Daarmee heb ik het rendement van de verwarming getest en vergeleken met conventionele weerstandsverwarming, waarbij het verwarmingselement direct contact maakt met het water, zoals bij bijvoorbeeld een waterkoker. De zelfgemaakte IR verwarming kwam op bijna 80%, terwijl de waterkokers net de 90% haalden. Niet slecht te noemen, want je krijgt er een hoop gebruiksgemak voor terug als bijvoorbeeld volledige afwasbaarheid. En het ziet er ook allemaal niet zo technisch uit, veel authentieker en dat past mijns inziens veel beter bij koffie. Uiteindelijk is het me niet gelukt om het project binnen PHILIPS van de grond te krijgen i.v.m. het vermeende niche karakter van het product en het voorziene ontwikkelrisico. Jammer, want het zou zeker een uniek en bruikbaar product geworden zijn!

Tags: PHILIPS, design, designer, ontwerp, ontwerper, industrieel ontwerper, mark van der woning, markvanderwoning.industrieelontwerp, ontwerpbureau, ontwerpburo, full service,
prototype, prototyping, model, modelmaken, CONA, koffiezetter, vacuum koffiezetter, koffiezetapparaat, filterkoffie, IR, infrarood, verwarming, heater, KANTHAL, SCHOTT, CERAN, SANDVIK, borosilicaat, glaskeramiek, Pyrex, laboratoriumglas, boraxglas, boraatglas, Kimax, koffie, gemalen koffie, keukenapparatuur.