Исследование технической системы (кофеварка)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецкий национальный технический университет

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины

Индивидуальная работа

по дисциплине "Теория технических систем"

по теме "Исследование технической системы (кофеварка)"

Выполнил Велебник Сергей Васильевич

Проверил Гулин Валерий Валентинович

Донецк 2011

План

1. Провести общее исследование выбранной системы на основе системного подхода. Привести общую классификацию систем выбранного класса аналогично назначения

2. Сформулировать цель построения системы, назначение, главную полезную функцию, реализуемую системой, дополнительные функции и возможности

3. Определить критерии оценки системы, выполнить сравнение системы с несколькими аналогичного назначения. Описать современное состояние систем выбранного класса, проблемы при использовании данных систем

4. Определить надсистемы первого, второго, третьего уровней, составить иерархическое дерево подсистем не ниже третьего уровня детализации

5. Показать модель технической системы с указанием преимуществ целей и недостатков

1. Провести общее исследование выбранной системы на основе системного подхода. Привести общую классификацию систем выбранного класса аналогично назначения

Придуманный еще средневековыми арабами способ приготовления кофе, который требовал только воды, молотых кофейных бобов и простой металлический посудины - джезвы, был всем хорош и долгое время вполне устраивал человечество. До того момента, когда в Европе не наступила промышленная эра и люди стали более нетерпеливы, так что даже кофе им понадобился в промышленных масштабах.

Механизацией процесса приготовления кофе европейцы по-настоящему озаботились в 1820-е годы. Это были времена, когда человечество было очаровано технической новинкой под названием "Паровой двигатель" и с увлечением пыталось это чудо инженерной мысли выполнить полезную работу в самых разных хозяйственных областях.

В частности, некий француз Луи-Бернард Бабо в 1822 году придумал, что если выпускать пароводяную смесь под давлением из парового котла и пропускать через молотый кофе, то таким образом напитка можно сварить много и быстро.

В 1843 году конструктор и кофейный энтузиаст Эдвард Лойзель де Санте построил первую паровую кофемашину для коммерческого использования. В 1855 году, после многих лет усовершенствований, изобретатель явил миру свой чудесный аппарат на Парижской выставке.

У первых кофемашин была масса недостатков. Самый неприятный - они имели обыкновение время от времени взрываться. Другой недостаток заключался в том, что такие параметры приготовления кофе, как температура экстракции и давление, в них были далеко не идеальными. Пар, проходивший через молотый кофе, был гораздо горячее "правильных" 86-93°С, следовательно, напиток "пережигался". Тогда еще не было опытным путем установлено, что оптимальным давлением для экстракции является 9 атмосфер, но изобретатели чувствовали, что 1,5 - 2 атмосферы, который выдавал паровой котел, - это маловато. Однако повысить давление означало сделать кофемашину еще более взрывоопасной. Словом требовались иные технические решения, не замедлившие вскоре появиться.

К началу ХХ века итальянцы превратились в самых истовых потребителей кофе в Европе. В 1901 году Луиджи Беззера усовершенствовал паровую кофемашину и сделал ее намного компактнее и практичнее. Важным новаторством стала придуманная им система крепления фильтродержателя на раздаточную группу, которая и по сей день используется в традиционных кофемашинах. Еще одно ноу-хау кофемашины Беззера - использование пара в котле для взбивания молока и сливок.

Итальянские конструкторы трудились над тем, чтобы обуздать давление и температуру в своих аппаратах и дать миру итальянский эспрессо, в Германии патентовали кофейные изобретения совсем другого рода. Был изобретен фильтр и в 1930-е годы компания Melitta получила патент на фильтр конической формы. В дальнейшем Melitta стала широко известна в Старом и в Новом Свете как производитель бытовых и профессиональных аппаратов для фильтрованного кофе.

Очередным этапным изобретением в 1960 году стала новинка от итальянской компании FAEMA. Владельцу этой компании Эрнесто Валеите, наконец-таки удалось сделать то, над чем безуспешно долгие годы бились конструкторы: приладить к кофемашине водяную помпу, с помощью которой на выходе из группы аппарат стабильно выдавал вожделенные 9 атмосфер. Прощайте рычаги, и да здравствуют кофеварки-полуавтоматы!

В начале 1970-х постепенно стала сбываться мечта строителей кофемашин всех времен и народов: у разных производителей начали появляться прообразы суперавтоматов - кофеварок, которые могли приготовить качественный напиток после нажатия одной единственной кнопки. В середине 1980-х кофемашинам придали электронные "мозги", контролировавшие и управляющие с помощью множества датчиков десятками параметрами работы аппарата.

В настоящее время современные суперавтоматы - это подлинные шедевры инженерной мысли, где все процессы, начиная с помола кофе и заканчивая выдачей напитка, производятся автоматически.

Общая классификация кофемашин

Если же говорить о конкретных наименования (а точнее - разновидностях), то их достаточно много. В основном они различаются принципом работы, а также способом засыпания исходного продукта - зерен либо уже молотого порошка. Итак, современные кофемашины классифицируются на:

Модели автоматического типа;

Полуавтоматические устройства;

Модели рожкового типа;

Капсульные изделия.

Модели автоматического типа

Первый класс кофемашин (автоматические устройства) относятся к наиболее доступным по своей стоимости, а потому и самым распространенным. Они весят от 10-12 килограмм и более и позволяют готовить напитки практически любых типов, начиная от капуччино и заканчивая турецкой "сажей". В этих моделях предусмотрена возможность добавлять (по вкусу, разумеется) сливки и сахар. Именно автоматические модели чаще всего устанавливаются в больших офисах, а также барах и кафе.

Полуавтоматические и рожковые кофемашины

Полуавтоматические кофемашины от вышеописанных тем, что человек может самостоятельно регулировать крепость напитка еще во время приготовления. Также их отличает большее количество всевозможных вариаций и опция добавления не только сливок, но и корицы, ванили и т.д.

Модели рожкового типа

Рожковые модели кофемашин не столь универсальны. В основном они используются для приготовления напитка всего одного типа - эспрессо. Называются они так потому, в них встроена отдельная самостоятельная кофемолка ("рожок"), которая и размельчает засыпаемые зерна. Время приготовления одной порции напитка в рожковой модели составляет около 60 секунд. Весит она куда меньше автоматической разновидности кофемашины (около 5-6 килограмм), однако рассчитана на приготовление меньшего объема кофе (до 3 литров). Что касается стоимости, то она довольно доступна и существенно ниже как автоматических, так и полуавтоматических разновидностей.

Старые добрые капсульные кофемашины

Последними в нашем обзоре идут кофеварки так называемого капсульного типа. Хотя по логике вещей они должны быть в самом его начале, ведь именно они были изобретены самыми первыми. В настоящее время капсульные модели кофемашин считаются морально и технически устаревшими, однако по-прежнему широко встречаются во многочисленных ресторанчиках и кафе. Да и многие офисы также не брезгуют этими "старичками".

Конструктивно они мало чем отличаются от рожковых устройств, с той лишь разницей, что их встроенная кофемолка рассчитана на работу не с цельными зернами, а со специальными спрессованными брикетами - "капсулами". Также их иронично называют "таблетками". Несмотря на "древность" конструкции, кофе они готовят довольно неплохого качества. Однако и недостатков у них хватает. В частности, данные модели:

- Требуют предварительного разогрева перед началом работы (около 2-3 минут);

- Сложны в чистке и уходе;

- При выходе строя с трудом поддаются ремонту;

- Имеют невеликий, по сравнению с другими разновидностями, срок службы (5-6 лет).

Однако, в общем и целом кофемашины данного типа все еще востребованы.2. Сформулировать цель построения системы, назначение, главную полезную функцию, реализуемую системой, дополнительные функции и возможности

Кофеварка - устройство для приготовления кофе без необходимости кипячения воды в отдельной емкости, приспособление для ручного или автоматического приготовления кофейных напитков. Кофемашины позволяют нам экономить свое время и при этом получать традиционный, качественный кофе практически без особых усилий человека.

Прежде всего, она призвана облегчить процесс приготовления кофе и сэкономить ваше время. Существует несколько типов кофеварок: фильтрационные, эспрессо, комбинированные (в которых есть как кофеварка фильтрационного типа, так и эспрессо) и, так называемый, французский пресс. Эти названия мало что говорят покупателю, но один и тот же сорт кофе, приготовленный в кофеварках различных типов, приобретает разное звучание. Это происходит оттого, что капельные и эспрессо кофеварки имеют различные принципы приготовления кофе. Даже кофейные зерна одного и того же сорта нужно молоть по-разному для кофеварки каждого типа.

Я считаю, что главной полезной функцией кофеварки является приготовление кофе без необходимости кипячения воды в отдельной емкости, практически без особых усилий человека.

Дополнительные функции и возможности:

- автоматическое дозирование, автоматическое дозирование обеспечивает оптимальное соотношение кофе и воды. И если нужную дозировку сохранить, то при следующих приготовлениях кофе, вам не нужно будет экспериментировать,

- выбор крепости кофе, выбор крепости позволяет установить желаемую крепость напитка и контролировать его вкус,

- автоматическое выключение, автоматическое выключение защитит вас от проблем с электричеством. Если кофеваркой не пользуются продолжительным периодом времени, она отключает питание,

- возможность использования молотого кофе в кофемашине - если кроме кофейных зерен Вы планируете использовать молотый кофе,

- наличие регулировки крепости кофейного напитка,

- Дисплейная диалоговая система - позволит выбрать необходимые параметры напитка (температура, количество воды и грамм кофе и т.д.), оптимизирует процесс эксплуатации с помощью автоматических рекомендаций (н-р, "Закончился кофе в зернах"),

-автоматический каппучинатор - кофемашина самостоятельно взобьет молочную пенку,

- возможность приготовления каппучино, латте одним нажатием кнопки - кофемашины высокого класса (Saeco Primea, Saeco Xelsis, Gaggia Academia) оснащены специальным бункером для молока, что позволяет готовить напитки на основе кофе и молока одним нажатием, не переставляя чашку. каппучинатор кофемашина экстракция

3. Определить критерии оценки системы, выполнить сравнение системы с несколькими аналогичного назначения. Описать современное состояние систем выбранного класса, проблемы при использовании данных систем

- Стоимость,

- внешний вид,

- надежность,

- производительность,

- эргономичность,

- простота использования,

- скорость приготовления,

- тип управления,

- место, где будет использоваться данная система,

- дополнительные функции:

Объем резервуара для воды, объем резервуара для кофе, встроенная кофемолка, регулировка воды, регулировка зерен, система подбора оптимальной температуры, удаление отработанной кофейной гущи и т.д.

Самым бюджетным вариантом считаются капсульные модели. Принцип их действия заключается в "прессовании" кофе. Такой аппарат используется только в домашних условиях, для кафе он не годится. Его плюсами являются универсальность и доступная цена. Минус - невыразительный вкус готового напитка.

Капельные модели работают по следующей схеме: в резервуары добавляются кофе и вода, температура доводится до 95 градусов, после чего готовый напиток капает в емкость. Среди плюсов - относительно невысокая стоимость и простота использования. Минус - тот же, что и у предыдущего варианта.

Паровые кофеварки ценители кофе относят к разряду профессиональных. Устройство состоит из двух отделов: нижний для воды, верхний для меленых зерен, между ними находится фильтр. В процессе закипания жидкость поднимается в верхний отсек и остается в нем же. Важно отметить, что для такого прибора нужны зерна лишь крупного помола, мелкий будет только забивать фильтр. Если вы планируете купить кофеварку паровую, уточняйте, на сколько чашек кофе она рассчитана.

Последними рассмотрим профессиональные кофемашины, которые используются в кафе и ресторанах для приготовления поистине волшебного кофе с неповторимой ароматной пенкой. Если вы приобрели такой аппарат, помните, что вода в нем кипеть не должна, иначе настоящего эспрессо вам не видать. Чашку перед приготовлением нужно нагреть, гурманы говорят, это влияет на конечный вкус. Эспрессо нужно готовить всего тридцать секунд, этого времени хватает на то, чтоб вобрать все полезные и вкусовые свойства зерен, при этом наиболее вредные оставить. Такие устройства обладают максимумом функций, множеством плюсов, но есть среди этого и один минус - цена.

В нашей жизни произошли большие изменения и модификации в сторону развития кофе машин, но и как в любой технической системе, есть ряд недостатков при использовании системы:

- кофеварка не включается,

-кофеварка включается, но не идет подача воды,

- кофемашина работает, но делает холодное либо слишком горячее кофе,

- выход из строя блока управления

- декальцинация (очистка кофейного оборудования от накипи)

- замена прокладок, клапана

- замена/ремонт бойлера

- ремонт кофемолки

- ремонт насоса

4. Определить надсистемы первого, второго, третьего уровней, составить иерархическое дерево подсистем не ниже третьего уровня детализации

Чтобы конкретнее описать (TS) кофеварки выберем определенную модель, в нашем случае, в роли технической системы (далее TS) будет выступать кофеварка Krups EA8010 Espresseria Automatic.

Технические характеристики Krups EA8010 Espresseria Automatic

Тип Эспрессо

Тип нагревателя Термоблок

Объем резервуара для воды 1.8 л

Возможность приготовления капуччино Есть

Регулировка температуры кофе Есть

Регулировка порции горячей воды Есть

Контроль крепости кофе Есть

Автоматическая декальцинация Есть

Манометр Нет

Используемый кофе зерновой

Максимальное давление 15 бар

Таймер Нет

Количество групп 1

Мощность 1450 Вт

Кофемолка Krups EA8010 Espresseria Automatic

Встроенная кофемолка Есть

Емкость контейнера для зерен 275 г

Регулировка степени помола Есть

Особенности конструкции Krups EA8010 Espresseria Automatic

Подача горячей воды Нет

Противокапельная система Нет

Одновременное приготовление двух чашек Есть

Съемный лоток для сбора капель Есть

Дисплей Нет

Контейнер для отходов Есть

Индикация включения Есть

Индикатор уровня воды Есть

Физические параметры Krups EA8010 Espresseria Automatic

Размеры (ШхВхГ) 25x37x33 см

Вес 7.5 кг

Материал корпуса металл

Дополнительная информация 3 степени помола; регулируемый по высоте узел подачи кофе



5. Показать модель технической системы с указанием преимуществ целей и недостатков

Krups EA8010 Espresseria Automatic

Паровое сопло-капучинатор: идеальное смешивание горячего воздуха и молока для приготовления капучино. Приготовление вручную. Удобный контейнер для кофе: герметичный, прозрачный. Регулировка тонкости помола поворотом ключа. Регулируемая высота дозатора для кофе. Удобные пиктограммы и кнопки. Ароматный и горячий кофе-эспрессо уже с самой первой чашки а счет моментального и равномерного нагрева воды и оптимальной экстракции кофе. Если взять минусы этой кофеварки - это отсутствие жесткости воды, отсутствие противокапельной системы, т.к. многие пользователи жалуются на отсутствие какого- либо клапана, который будет прекращать разлив уже приготовленного кофе.

Система преобразования кофеварки

Больших изменений и нововведений в этой системе сделать не смогли, только изменение дизайна и размера кофеварок, последним изобретателем есть студент чешского Университета. Она так и называется пока - Coffee Machine design by Kamil Kurka. Дизайн кофемашины, материал изготовления и расположение рабочих элементов не только напоминают о космической фантастике, но и позволяют сэкономить много места. Мне кажется, что эту систему развили до очень высокого уровня, но если бы можно было бы установить в месте, куда ставится кружка выдвижной поднос, на который можно было ставить выпитую кружку кофе. После чего нажимая кнопку, машина забирала бы кружку, под действием пара обрабатывала бы ее, и после чего снова можно было пользоваться кружкой без ее мытья.

Изготовление, монтаж, эксплуатация, ремонт, утилизация.

Монтаж и наладка кофемашин (кофеварок)

Не секрет, что надежность, работоспособность и долговечность любой кофеварки (кофемашины) в большой степени зависит от того, насколько качественно и в соответствии с требованиями были проведены ее монтаж и наладка.

Требования, предъявляемые к монтажу, наладке и обслуживанию кофеварки просты и немногочисленны, и их соблюдение поможет Вам сохранить технические характеристики кофемашин (следовательно и качество приготовляемых кофе) на самом высоком уровне, а также максимально увеличить рабочий ресурс Вашей кофеварки (кофемашины).

Требования к установке кофемашин (кофеварок)

- кофемашины с мощным нагревательным элементом требуют автономной сети электропитания и индивидуального защитного устройства;

- кофеварки должны монтироваться не далее чем в 1,5 м от сливного трубопровода;

- при установке кофемашины необходимо предусмотреть возможность свободного доступа к кофемашине и фильтру-cмягчителю при ремонтных и сервисных работах.

Требования к установке фильтра-cмягчителя.

Автоматический смягчитель воды должен устанавливаться как можно ближе к сливной трубе, и контейнер для соли должен быть легко доступен для периодического заполнения солью.

Трубка залива воды должна быть не менее 3 м, во избежание повреждения основной части смягчителя при возможном протекании горячей воды.

Для этого смягчителя требуется минимальное давление воды 1,5 атм. Если же давление превышает максимальное 6 атм., то рекомендуется установить прибор для уменьшения давления.

Окружающая температура в момент установки должна быть в пределах от 0 до 50 градусов.

Требования при эксплуатации кофемашины (кофеварки)

Основной проблемой при эксплуатации кофеварочных машин классического типа является проблема текучести кадров, так как от оператора (бариста) требуются определенные навыки при варке кофе эспрессо и капуччино. Если при умелом обращении с машиной подготовленный барист даже из кофейных зерен среднего качества приготовит вам отменный напиток, то необученный пользователь из кофейных зерен высшего качества может получить весьма посредственный кофе.

Как классические кофемашины, так и кофеварки - автоматы требуют ежедневного ухода, иными словами необходимо поддерживать аппарат в чистоте, тщательно промывать фильтродержатели и т.п. На первый взгляд это требование кажется несущественным, но именно пренебрежение им приводит к тому, что оборудование старится раньше, чем вам бы этого хотелось.

Особое внимание должно уделяться качеству воды. Использование жесткой воды при варке кофе продуцирует возникновение множества проблем, для устранения которых вам придется вызывать сервисные и ремонтные службы. Дабы избежать этого, необходимо регулярно проводить регенерацию фильтра - смягчителя.

Соблюдение этих требований - залог того, что ваша кофемашина надежно прослужит вам многие годы и не потеряет при этом своих качеств.

Ремонт кофеварок

Различные фирмы предоставляют полный спектр по ремонту различных производителей кофемаши. Профилактика включает в себя чистку аппарата, как частичную, так и полную разборку, и промывку всей системы специальными материалами.

Профилактика, восстановительный ремонт, модульный ремонт, после гарантийное обслуживание.

Утилизация кофеварок

Утилизация кофеварок производится таким же способом, как и любой бытовой техники, но так как у нас в государстве не задумались важностью этого вопроса, могут возникать проблемы. Например, в Германии в любом магазине обязательно стоит картонная коробочка, куда можно выбросить старые батарейки. Большую технику немцы выносят на улицу в определенный день недели, чтобы ее забрали на переработку. В срочных случаях можно заказать машину, за символические 5-10 евро увозящую на утилизацию телевизоры-холодильники. У нас же и аккумуляторы, и ртутные градусники, и разбитые мониторы отправляются в один мусорный бак - без мысли об отравлении окружающей среды и себя заодно.

Размещено на Allbest.ru