Wie funktioniert eine Kaffeemaschine ?

Für die meisten Menschen ist die Tasse Kaffee wesentlicher Bestandteil eines perfekten Morgen. Die Filterkaffeemaschine ist dabei laut Statista Umfragen die beliebteste Art der Kaffeezubereitung. Den Zahlen zufolge, bevorzugten im Jahr 2020 etwa 35,5 % der Deutschen die Filterkaffeemaschine vor anderen Methoden des Kaffee Kochens. 

Die Bedienung ist ja auch denkbar einfach: Kaffee und Wasser einfüllen, Filter einlegen und einschalten. Aber hast du dich jemals gefragt, was im Inneren der Kaffeemaschine eigentlich passiert? Wie gelangt das Wasser vom Vorratsbehälter zum Kaffeesatz im Filter? Wie erwärmt sich alles so schnell und was um alles in der Welt löst dieses gurgelnde Geräusch aus. 

Wir haben in diesem Artikel eine typische Filterkaffeemaschine für dich einmal genauer unter die Lupe genommen, um diese und weitere Fragen zu beantworten.

Inhalte 

• Wie genau funktioniert eine Kaffeemaschine?
• Welche Bestandteile hat eine Kaffeemaschine?
• Welche Besonderheiten gibt es bei der Funktionsweise von Kaffeemaschinen?

Wie funktioniert eine Kaffeemaschine?

Eine moderne Filterkaffeemaschine ist ein überraschend einfach gestricktes Gerät. Während die Hersteller im Laufe von mehr als 30 Jahren das Design der Maschinen immer wieder anpassten und verbesserten, blieb das Innenleben der Filterkaffeemaschine mehr oder weniger gleich.

Jede Kaffeemaschine verfügt über einen Wasserbehälter, ein Heizelement, einen Filtereinsatz, eine passenden Kanne, sowie einer Wärmeplatte und einem Schalter. 

Die Kaffeemaschine extrahiert Aromastoffe und Öle aus dem Kaffeepulver und filtert daraus den Kaffee. Dabei basiert die Funktion auf dem Prinzip der Heißextraktion. Die Blasenpumpe ist das besondere Herzstück der Kaffeemaschine, da sie nach und nach das kalte Wasser erhitzt und durch ein Luftdruckventil an den Filter weitergibt.

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Die Bestandteile einer Kaffeemaschine

Wenn man das Oberteil der Kaffeemaschine demontiert, werden die folgenden Bestandteile sichtbar. 

Es gibt einen Wasserbehälter, in den du beim Zubereiten des Kaffees das Wasser gießt. Am Boden des Behälters befindet sich ein kleines Loch, das in einen Schlauch mündet. 

Dieser Schlauch führt das heiße Wasser vom Boden des Wasserbehälters nach oben zum Tropfbereich.

Das Wasser aus dem Schlauch wird mit einem Aufsatz über den Kaffeesatz gesprüht. Bei einigen Kaffeemaschinen tritt das Wasser aus dem Schlauch auf eine perforierte Kunststoffscheibe, die als Tropfbereich bezeichnet wird, und tropft einfach durch die Löcher in den Kaffeesatz.

Wenn du dir den Boden der Kaffeemaschine anschaust, werden dir folgende Bestandteile auffallen. 

Die Heißwasserröhre nimmt das kalte Wasser auf, das aus dem Loch im Behälter kommt und gibt es an den Wasserschlauch weiter. 

Das Heizelement besteht aus einer zweiteiligen Aluminiumextrusion: einem Widerstandsheizelement und einem Rohr, durch das Wasser fließen kann. Das Widerstandsheizelement und das Aluminiumrohr erwärmen das Wasser. 

Das Widerstandsheizelement ist einfach ein gewickelter Draht, der dem Glühfaden einer Glühbirne oder dem Element in einem elektrischen Toaster sehr ähnlich ist. Er wird in dem Moment heiß, indem Strom durch ihn fließt. Das Heizelement drückt direkt gegen die Unterseite der Wärmeplatte, wobei spezielles wärmeleitendes Fett für eine effiziente Wärmeübertragung sorgt. 

Das Heizelement erwärmt zum einen das Wasser und zum anderen hält es den fertig gekochten Kaffee warm. 

Der Schalter der Kaffeemaschine schaltet das Heizelement ein und aus. Um eine Überhitzung des Heizelements zu vermeiden, gibt es Sensoren und Sicherungen. In Kaffeemaschinen erkennen Sensoren, ob die Spule zu heiß wird und unterbrechen dann die Stromzufuhr. Wenn sie wieder abgekühlt ist, schalten sie den Strom automatisch wieder ein. 

Sicherungen unterbrechen die Stromversorgung augenblicklich, wenn sie eine zu hohe Temperatur feststellen. Sie sind aus Sicherheitsgründen vorhanden, falls der Hauptsensor ausfällt.

Die verschiedenen Sensoren und Sicherungen der Kaffeemaschine liegen meistens innerhalb einer Ummantelung, die das Heizelement umschließt.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Kaffeemaschine ist das Rückschlagventil. Dieses Ventil befindet sich normalerweise entweder am Loch des Wasserbehälters oder im Aluminiumheizrohr. Wenn es kein Rückschlagventil gäbe, würde das kochende Wasser nicht zum Heißwasserrohr fließen können. Durch das Rückschlagventil bleibt kaltes Wasser in dem Aluminiumrohr, kochende Wasserblasen werden jedoch zum Heißwasserkopf weitergeleitet.

Auf diese Weise kann das kalte Wasser nach und nach erwärmt werden und portionsweise über den Kaffeesatz gegeben werden. Das Rückschlagventil verschließt sich, sobald der Druck, der durch das kochende Wasser entsteht, ansteigt. Ist sämtliches, kochendes Wasser in den Filter weitergeleitet worden, sinkt der Druck wieder ab, das Ventil öffnet sich und neues kaltes Wasser kann nachfließen. 

Dabei, sowie durch das Verdampfen des Restwassers entsteht das typische Gurgeln, das viele instinktiv mit frisch gebrühtem Kaffee verbinden.

Die Funktionsweise der Kaffeemaschine

Nun weißt du über die Grundbauteile der Kaffeemaschine Bescheid-kommen wir also zur Funktionsweise.

• Wenn du kaltes Wasser in den Wasserbehälter füllst, fließt es durch das Loch in den Wasserschlauch.

• Als nächstes fließt das Wasser durch das Rückschlagventil in das Aluminiumrohr im Heizelement und dann nach und nach durch den Heißwasserschlauch nach oben. 

• Wenn du den Schalter einschaltest, erwärmt das Widerstandsheizelement das Aluminiumrohr und schließlich kocht das Wasser im Rohr.

• Wenn das Wasser kocht, steigen die Blasen in der Heißwasseröhre auf. Was als nächstes passiert, ist genau das, was in einem typischen Aquarienfilter passiert: Die Röhre ist klein und die Blasen sind groß genug, sodass eine Wassersäule über den Blasen nach oben steigen kann.

• Das Wasser fließt durch die Röhre und wird mit dem Heißwasserkopf so verteilt, dass es gleichmäßig auf den Kaffeesatz tropft.

• Das heiße Wasser fließt durch die gemahlenen Kaffeebohnen und nimmt auf dem Weg in die Kaffeekanne ihre Aromen und Öle auf.

• Es fließt solange kaltes Wasser nach, bis der Wassertank aufgebraucht ist. Dann ist der Kaffee fertig.

Besonderheiten bei der Funktion von Kaffeemaschinen

Steuerelektronik

Moderne Kaffeemaschinen verfügen über eine eingebaute Steuerelektronik, die es z.B. ermöglicht, den Start der Kaffeezubereitung auf eine bestimmte Uhrzeit zu terminieren.

Auch das automatische Abschalten nach einer gewissen Zeit wird dadurch möglich.

Thermoskanne

Einige Kaffeemaschinen verfügen über eine Thermoskanne. Diese hat den Vorteil, das gleich eine größere Menge Kaffee gekocht werden kann und dieser stundenlang heiß bleibt, ohne dass die ganze Zeit die Heizplatte laufen muss.

Integriertes Mahlwerk

Wer seinen Kaffee gerne frisch gemahlen trinkt, kann sich eine Kaffeemaschine mit eingebautem Mahlwerk zulegen. Die elektrische Kaffeemühle mahlt die Kaffeebohnen beim Einschalten und gibt das Kaffeepulver direkt in den Filter weiter.

Wasserfilter

Manche Maschinen haben einen eingebauten Aktivkohlefilter, mit dem das Wasser vor dem Kochvorgang gefiltert wird. Dadurch wird der Geschmack des Kaffees noch feiner und das Aroma kommt besser zur Geltung.

Tropf-Stopp-Ventil

Das Tropf-Stopp-Ventil ermöglicht es, die Kaffeekanne aus der Maschine herauszunehmen, bevor der Brühvorgang abgeschlossen ist. Ein bestimmtes Ventil an der Maschine verschließt sich automatisch in dem Moment, in dem die Kanne entfernt wird und stoppt das Austreten von weiteren Kaffeetropfen.

Fazit - einfache Technik, großartiger Geschmack

Wie du siehst, ist die Funktion einer Filterkaffeemaschine kein Hexenwerk. Ein paar einfache Mechanismen sorgen dafür, dass du auf Knopfdruck jeden Morgen frisch gebrühten Kaffee bekommst.

Für besondere Wünsche, wie zum Beispiel morgens vom gurgelnden Geräusch der Kaffeemaschine und dem herrlichen Duft geweckt zu werden, gibt es Kaffeemaschinen mit erweiterten Funktionen.

Über den Autor

Jonas Zeppenfeld / Marketing @Thiru

Kaffeeliebhaber. Genießt das Heißgetränk vorzugsweise aus der French Press.