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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erhitzen
und Aufschäumen
von Milch.
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Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum
Erhitzen und Aufschäumen
von Milch unter Steuerung der Heiztemperatur und der Menge an hergestelltem
Schaum.
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Die
Erfindung findet ihre hauptsächliche,
jedoch nicht ausschließliche
Anwendung im Bereich der Herstellung von Espressokaffeemaschinen
für Bars,
vom Typ geeignet zur Zubereitung von Kaffee, Cappuccino und ähnlichem.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
Erhitzungs- und Aufschäumungsvorgänge von
Milch zum Zubereiten eines Cappuccino, d. h. eines Getränks, das
Kaffee und aufgeschäumte Milch
enthält,
werden grundsätzlich
durchgeführt,
indem ein Dampfstrahl durch eine Düse am Ende der Dampfleitung,
die, um den Dampfstrom zu steuern, grundsätzlich mit einem Verschlussventil
ausgestattet ist, in ein Gefäß, beispielsweise
eine Tasse, die kalte Milch enthält,
geführt
wird.
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Vorrichtungen
zum Erhitzen und Aufschäumen
von Milch des oben genannten Typs sind aus dem Stand der Technik
bekannt, insoweit, als sie den Vorteil bieten, Milch mit einer bestimmten
Menge an Schaum und von einer gewünschten Temperatur aufschäumen zu
können.
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Allerdings
schließt,
nachdem das Erhitzen und Aufschäumen
dem Bediener überlassen
ist, er den Dampfversorgungszustrom, sofern erst die gewünschte Temperatur
erreicht ist und nachdem genügend
Luft zugeführt
worden ist, um einen cremigen und kompakten Schaum zu erhalten.
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Solche
Verfahren sind jedoch einigermaßen komplex
und schwierig zu kalibrieren, da es, um den gewünschten Schaum bei der gewünschten
Temperatur zu erhalten, notwendig ist, Vorgänge auszuführen, welche eine spezialisierte
Befähigung
in diesem Bereich erfordern. Folglich ist die Aufgabe eines solchen
Arbeitsablaufs grundsätzlich
einem erfahrenen Bediener zugeordnet, für gewöhnlich mit einer bestimmten über die
Zeit erlangten Fertigkeit.
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Um
ein sehr heißes
Getränk
mit einem sehr feinen und kompakten Schaum zu erhalten, ist es in der
Tat notwenig, die Milch mit geeigneten Bewegungen aufzuschäumen, die
mit dem Gefäß gemacht werden,
in anderen Worten, mit einem korrekten Positionieren der Dampfzuführleitung
in Bezug auf das Gefäß, und mit
einer geeigneten Frequenz und Länge
der Auf- und Abbewegungen des Gefäßes selbst.
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Insbesondere
muss der Bediener in der Lage sein, eine geeignete Menge aufgeschäumter Milch aufzuarbeiten,
bevor sie die gewünschte
Temperatur überschreitet,
und in jedem Fall, bevor die Blasen auf Grund der Ausdehnung des
Gases, was in der Milch eingeschlossen ist, unter der Wirkung der
Temperatur zu platzen beginnen.
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Der
Missstand ist daher umso erheblicher, wenn die Düse nicht genügend tief
in die Milch eingetaucht ist, da der durch die Düse ausgelassene Dampf gefährliche
Strahlen erzeugt, ohne dass die Bildung von Schaum erreicht wird.
Auf der anderen Seite würde
ein verlängertes
Eintauchen der Düse
in die Milch deren exzessives Aufheizen ohne Einschließen von
Luft bewirken. Darüber
hinaus würden, für den Fall,
dass die Verdampfungstemperatur überschritten
wird, die zuvor gebildeten Luftblasen sich ausdehnen und dann platzen,
was den Schaum wesentlich unansehnlicher und weniger kompakt aussehen
lassen würde.
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Die
Aufgabe wird eher noch erschwert, wenn Espressomaschinen für den Haushalt
verwendet werden, welche einen niedrigeren Dampfvolumenstrom haben,
wodurch daher die Wahrscheinlichkeit, ein gewünschtes Aufschäumen und
eine ausreichende Menge von kompaktem Schaum zu erhalten, grundsätzlich gering
ist.
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Gemäß einer
ersten Lösung
des Standes der Technik, der in der EP-A-0195750 offenbart ist,
kann das Aufschäumen
von Milch erreicht werden durch eine Leitung zur Dampfversorgung
in Verbindung mit einem Dampfgenerator, die geöffnet ist nahe einer Aufnahmekammer,
aus welcher sich eine Versorgungsleitung für die Milch und eine Versorgungsleitung
für Luft
von außen
erstrecken, wobei diese Aufnahmekammer in Verbindung mit einer Mischkammer
gestellt ist, aus welcher die aufgeschäumte Milch herauskommt. Die
Aufnahme wird dank des Venturi Effekts ausgeführt, welcher auf Grund der
besonderen Form, die der Aufnahmezone gegeben wurde, möglich ist.
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Die
Lösung
umfasst einige Missstände
und Nachteile, beide bezüglich
des Aspekts des erhaltenen Schaums, genauso wie bezüglich des
Aspekts der Temperaturwahl.
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In
der Tat ist die Temperatur direkt proportional zu dem Dampfvolumenstrom
und der Milchflussrate, wobei die Milchflussrate von dem in der
Aufnahmekammer erzeugten Druck abhängt, welcher umgekehrt von
der Menge der injizierten Luft zu Bildung des Schaums abhängt.
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Eine
zweite Lösung
des Standes der Technik sieht, wie in DE-4445436 offenbart, welche
als nächstliegender
Stand der Technik angesehen wird, die Verwendung einer Vorrichtung
zur Erzeugung von Schaum aus Milch zur Zubereitung eines Cappuccino
vor, ausgestattet mit einer ersten Zuführleitung für Dampf, zugeführt durch
einen Dampfgenerator, einer zweiten Zuführleitung für Luft in Verbindung mit einem
Druckluftgenerator, einer dritten Leitung zur Milchversorgung und
einer Mischzone, in welcher die durch die Versorgungsleitungen zusammen
gebrachten Fluide zusammen kommen, ehe sie in die Schaumbildungskammer
gelangen, aus welcher die aufgeschäumte Milch herauskommt.
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Selbst
diese Lösung
weist einige wenige Missstände
und Nachteile auf.
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In
die Tat kann die Anforderung nach aufgeschäumter Milch mit Merkmalen von
spezifischer Schaumkonsistenz und Temperatur durch eine solche Vorrichtung
nicht zufrieden gestellt werden, da die Flussrate der eingesaugten
Milch von dem in der Mischungskammer erzeugten Druck abhängt und
die Temperatur sowohl von dem Dampfvolumenstrom und der Milchflussmenge
abhängt.
Folglich erlaubt die begrenzte Vielseitigkeit einer solchen Vorrichtung nicht,
Milchschaum mit einer speziellen, von den höchst anspruchsvollen Kunden
verlangten Konsistenz zu erzeugen.
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Darüber hinaus
kann es bei Vorrichtungen, welche eine Leitung zur Milchversorgung
umfassen, so sein, dass nach einer längeren Zeit des Nichtgebrauchs
in der Mischzone gestockte Milch gebildet wird, mit nachteiligen
Konsequenzen nicht nur für den
Geschmack der Milch, die nachfolgend aufgeschäumt wird, sondern ebenfalls
aus hygienischen Gründen,
da dies das Wachstum unerwünschter
Mikroorganismen verursacht. Daher ist es notwendig, in regelmäßigen Abständen die
Leitung zur Milchversorgung zu reinigen, wobei solches Reinigen
schwierig ist, da es Vorgänge
des Auseinanderbauens und häufig
die Verwendung geeigneter Desinfektionsmittel verlangt.
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Gemäß einer
weiteren Lösung
des Standes der Technik gestatten Thermoelemente, die mit der Dampfdüse verbunden
sind, den Strahl automatisch zu stoppen, wenn die gewünschte Temperaturhöhe erreicht
ist. Dennoch leidet diese Lösung
ebenfalls unter den vorgenannten Missständen und erlaubt insbesondere
nicht, Schaum zu bilden ohne einen erfahrenen Bediener, der in der
Lage ist, dies manuell zu erzielen.
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Darüber hinaus
gilt für
alle Vorrichtungen, die oben beschrieben sind, dass die Typen, welche
Automatisierung übernommen
haben, große
Beschränkungen
bezüglich
der Konsistenz und der Menge an Schaum haben, durch das Aufarbeiten
der Milch erzeugt werden kann, genauso wie bezüglich der Temperatur der aufgeschäumten Milch,
und in jedem Fall gestatten sie es dem Bediener nicht, das Gerät manuell
zu betätigen,
falls dies gewünscht
ist.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, den vorgenannten
Missständen
Abhilfe zu leisten, die für
die Vorrichtungen des Standes der Technik typisch sind und daher
eine Vorrichtung zum Erhitzen und Aufschäumen von Milch mit Steuerung
der Temperatur und der Menge des Schaums zur Verfügung zu
stellen, welche es erlaubt, Milch zu erhalten, die auf eine gewünschte Temperatur
erhitzt und die mit einem vorgegebenen Schaum-/Liquidverhältnis aufgeschäumt ist,
um allen Geschmacksrichtungen zu genügen, ohne die Hilfe eines Fachmannes
zu benötigen.
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Eine
solche Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erhitzen und Aufschäumen von
Milch, insbesondere zum Zubereiten von Cappuccino mit Kaffeemaschinen,
in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst.
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Die
abhängigen
Ansprüche
stellen besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung
heraus.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sollen durch das Lesen
der nachfolgenden Beschreibung, die der beispielhaften Darstellung
dient und nicht beschränkend
ist, mit Hilfe der illustrierten Figuren der Anhänge, welche eine Vorrichtung
zum Erhitzen und Aufschäumen
von Milch gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, deutlich werden, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Erhitzen und Aufschäumen von
Milch gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 eine
schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung gemäß einer
anderen Ausführungsform
zeigt.
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MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Unter
Bezug auf die vorgenannten Figuren wird eine Vorrichtung zum Erhitzen
und Aufschäumen
von Milch gemäß der vorliegenden
Erfindung generisch mit 1 bezeichnet.
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Mit
dem einzigen Zweck der Vereinfachung der Beschreibung der vorliegenden
Erfindung wird für
den Rest der Beschreibung Bezug auf Milch in einer nicht beschränkenden
Weise genommen, wobei ebenso verstanden werden muss, dass diese
sich auf jedes Getränk,
das erhitzt ist oder das Schaum bilden kann, beziehen kann.
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In
der Ausführungsform,
die in den Figuren gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 1 zum
Erhitzen und Aufschäumen
von Milch einen Dampf erzeugenden Heißwasserbereiter 2 und
eine Förderleitung 3, ausgestattet
mit einem offenen Ende 4, welche in ein Gefäß 5,
das Milch enthält,
eingetaucht werden kann.
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Der
Dampf erzeugende Heißwasserbereiter 2 kann
natürlich
derjenige sein, der in einer Maschine zur Zubereitung von Kaffee
vorhanden ist und der für die
notwendige Erhitzung des Getränks
gedacht ist. Darüber
hinaus umfasst die Vorrichtung 1 eine erste Leitung 6 zur
Versorgung mit Dampf, ein Absperrventil 11, das an der
ersten Leitung 6 angeordnet ist, eine Druckluftquelle 19 und
eine zweite Leitung 9 zur Versorgung mit Druckluft.
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Die
Druckluftquelle 19 umfasst vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, wie
in 1 und 2 gezeigt ist eine Pumpe 7,
die durch einen elektrischen Motor 8 betätigt wird,
gemäß einem
der Ausführungsbeispiele
des Standes der Technik. Die Druckluftquelle ermöglicht die Herstellung und
Versorgung mit Druckluft.
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Die
Förderleitung 3 fördert einen
Strom von Dampf und Druckluft durch das offenen Ende 4,
der von der ersten Leitung 6, beziehungsweise von der zweiten
Leitung 9 herkommt, und in das Gefäß 5 übergeht.
Das Fördermittel 3 ist
vorzugsweise eine Leitung, welche in jede Richtung gelenkt werden kann,
möglichst
eine flexible Leitung, um das Einführen in ein Gefäß 5,
wie beispielsweise eine Tasse, zu erleichtern und um das vollständige Eintauchen
des offenen Endes 4 in die Milch zum Erhitzen und Aufschäumen zu
erlauben.
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Darüber hinaus
muss bedacht werden, dass der Abstand zwischen dem offenen Ende 4 und
dem Fördermittel 3 am
Boden des Gefäßes 5 auf
geeignete Weise durch eine Basisplatte, die nicht gezeigt ist, festgelegt
werden kann, auf der das Gefäß mit der Milch,
die aufgeschäumt
werden soll, angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, das
Erhitzen und Aufschäumen
selbst kleiner Mengen von Milch zu erreichen, wobei vermieden wird,
dass gesprühter
Dampf entweicht, der erzeugt werden kann, wenn das offene Ende 4 des
Fördermittels 3 nicht
vollständig
in die Milch eingetaucht ist.
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In
dem gezeigten Fall hat das Ende 4 eine einzige Öffnung.
Es können
jedoch viele Löcher
mit geeigneter Größe und Form
vorgesehen sein, radial oder axial an der Förderleitung 3, von
wo Druckluft und Dampf ausgestoßen
werden.
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Der
Dampf und die Druckluft werden entsprechend durch den Heißwasserbereiter 2 und durch
die Druckluftquelle erzeugt oder eher durch die Pumpe 7,
welche durch den Motor 8 betätigt wird.
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Die
Pumpe 7, der Heißwasserbereiter 2 und der
Motor 8 werden nachfolgend nicht im Detail beschrieben,
da sie dem Fachmann wohl bekannt sind.
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In
der gezeigten Ausführungsform
sind die erste Leitung 6 und die zweite Druckluftleitung 9 mit der
Förderleitung 3 verbunden,
welche auf eine solche Weise die Luft-/Dampfmischung aufnimmt und
in Richtung des Auslass-Endes 4 fördert, welches zum Aufschäumen in
die Milch eingetaucht sein kann. Die Verbindung zwischen der ersten
Leitung 6 und der zweiten Leitung 9 ist durch
bekannte Techniken ausgeführt,
wie Schweißen,
Gewinde, Bajonettverschluss, Kupplungen, usw.
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Das
Erhitzen und Aufschäumen
der Milch wird durch eine Steuerungseinheit 10 gesteuert,
die verbunden ist mit dem Dampfabsperrventil 11, mit dem
Motor 8 der Pumpe 7 und darüber hinaus einem Temperatursensor 12,
der mit dem eintauchbaren Ende 4 des Fördermittels 3, verbunden
ist, geeignet zum Detektieren der Temperatur der Milch, wenn das Ende 4 in
die Milch eintaucht.
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Der
Temperatursensor ist vorteilhaft ein Temperatursensor wie ein Thermoelement,
ein Thermowiderstand und ähnliches,
dessen Ausgang, Eingang in die Steuereinheit 10, vorzugsweise,
jedoch nicht ausschließlich,
elektrischer Natur ist.
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Die
Steuereinheit 10 umfasst, in einer vereinfachten Ausführungsform
hiervon, eine programmierbare CPU, nicht gezeigt, ein Display 13 und
eine Reihe von Knöpfen 14,
die mit der CPU verbunden sind. Die Einheit 10 wird durch
eine elektrische Energiequelle versorgt, welche in den Figuren nicht
gezeigt ist.
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Andere
Ausführungsformen
der Steuereinheit 10 können
mit kleinen Veränderungen
realisiert werden, welche demzufolge als Äquivalente betrachtet werden.
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Die
CPU verbindet eine Serie auszuführender
Vorgänge
mit jedem Knopf 14. Die auszuführenden Vorgänge hängen von
der gewünschten
Temperatur und/oder Aufschäumung
der Milch ab.
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Tatsächlich detektiert
die Steuereinheit 10, entsprechend dem gedrückten Knopf,
sofort die Temperatur der Milch durch den Temperatursensor 12, um
sowohl das Dampfabsperrventil 11, was vorteilhafterweise
ein Elektroventil ist, und die Druckluftquelle 19 zu beeinflussen,
wobei im ersten Fall das Öffnen
und Schließen
des Ventils 11 gesteuert wird und im zweiten Fall die Druckluftquelle 19 betätigt wird,
eines unabhängig
von dem anderen, entsprechend der Temperatur der Milch. Alternativ
ist es darüber
hinaus möglich,
die Öffnung
des Ventils 11 und/oder das Betätigen der Druckluftquelle 19 für eine vorgegebene
Zeitdauer zu steuern.
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Auf
diese Weise können
eine Vielzahl von Kombinationen gewünschte Temperatur und der Menge
an Schaum in der Milch erhalten werden, ohne dass der Bediener eingreifen
muss, der lediglich die Förderleitung 3,
die mit dem Temperatursensor 12 ausgestattet ist, in dem
Gefäß 5 positionieren und
abwarten muss, bis der Druckluft-/Dampfversorgungszyklus beendet
ist.
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Wenn
man beispielsweise sehr schaumige Milch bei einer Temperatur von
70°C wünschen sollte,
sollte die Steuereinheit 10 den Motor 8 anhalten und
dann, im selben Augenblick, in dem sie den Dampfstrom anhalten wird,
den Fluss der Druckluft, was dann erfolgt, wenn der Temperatursensor 12 detektiert,
dass die gewünschte
Temperatur erreicht ist.
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Wenn
man andererseits wünschen
sollte, eine mäßig aufgeschäumte Milch
bei einer Temperatur von 80°C
zu erhalten, dann sollte die Steuereinheit 10 den Motor 8 anhalten
und sodann den Fluss der Druckluft, ehe die Milch die Temperatur
von 80°C erreicht,
wobei das Ventil 11 auf eine solche Weise offen gelassen
wird, dass nur Dampf zugeführt
wird, bis die gewünschte
Temperatur erreicht ist. Wenn jemand darüber hinaus wünschen sollte,
heiße
Milch ohne Schaum zu erhalten, ist es ausreichend, lediglich Dampf
zuzuführen,
ohne die Pumpe für
Luft 7 überhaupt
zum Einsatz zu bringen.
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Es
kann leicht verstanden werden, dass diese Beispiele nur einige der
Möglichkeiten
der Betätigung
der Vorrichtung 1 nach der Erfindung darstellen und dass
ebenfalls andere alternative Möglichkeiten leicht
mit der Vorrichtung 1 erreicht werden können.
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Vorteilhaft
ist die zweite Druckluftleitung 9 mit einem Kalibrierelement
für die
Luftdurchflussrate ausgestattet, beispielsweise einer Drosselung 15, angeordnet
an der Zuführseite
der Pumpe 7, um mögliche
Oszillationen in der Durchflussrate, verursacht durch plötzliches
Starten und Anhalten des Motors 8 der Pumpe 7,
zu vermeiden. Die Drosselung 15 kann manuell betätigt werden,
es ist jedoch ebenfalls möglich,
sie der Steuereinheit 10 unterzuordnen.
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Da
die Pumpe für
Luft 7 bei einem Zuführdruck,
welcher größer ist
als der Druck, der durch den Heißwasserbereiter 2 erzeugt
wird, um die Druckluft in den Dampf zu injizieren, beispielsweise
in Gegenwart des Engpasses 15, welcher offensichtlich einen Verlust
an Druckhöhe
verursacht, soll der Zuführdruck
der Pumpe für
Luft 7 auf geeignete Weise gesteigert werden, um erneut
die Injektion der unter Druckluft in den Dampf zu ermöglichen.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel ist
die Dampfleitung 6, wie in 2 gezeigt,
mit einer Bypass-Leitung des Steuerventils 11 ausgestattet, welches
der Steuereinheit 10 untergeordnet ist, wobei der Bypass
ein manuelles Steuerventil 16 für den Dampfstrom umfasst.
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Mit
einer solchen wie in 2 gezeigten Ausführungsform,
ist für
den Notfall, wenn die Energieversorgung für die Steuereinheit 10 fehlt
und daher wenn das Absperrventil 11 geschlossen ist, möglich, das
Erhitzen und Aufschäumen
von Milch manuell durchzuführen,
wobei der Dampfstrom in das Milch enthaltende Gefäß 5 gefördert wird,
nachdem das Fördermittel 3 in
das Gefäß 5 eingeführt wurde, wobei
das Dampfstromventil 16 manuell geöffnet wird. Diese manuelle
Betätigung
ist vollkommen gleich zu der traditionellen.
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Die
Möglichkeit
des Auswählens
der manuellen Betätigung
zu jeder Zeit, wenn es eine fachlich geübte Betätigungskraft für nötig hält oder
auf Grund einer besonderen Anforderung durch den Kunden, ist nicht
auszuschließen.
Dies kann durch schlichtes Bypassing des Absperrventils 11 einfach
ausgeführt werden.
Darüber
hinaus kann eine solche manuelle Betätigung wirksam unterstützt werden
durch eine Anzeige der von der Milch erreichten Temperatur auf dem
Display 13 der Steuereinheit 10.
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Für den Fall,
dass möglicherweise
ein Dampfstoß während der
manuellen Betätigung
die Pumpe für
Luft 7 erreicht, kann die Luftzuführleitung 9, um jede
mögliche
Beschädigung
zu vermeiden, die hieraus resultieren könnte, mit einem Rückschlagventil 17 ausgestatten
sein. In der Praxis ist festgestellt worden, dass die Vorrichtung
zum Erhitzen und Aufschäumen
von Milch gemäß der vorliegenden
Erfindung die gestellten Aufgaben vollständig löst, mit bedeutenden Verbesserungen
in Bezug auf den Stand der Technik.
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In
der Tat erlaubt, wie vorangehend konstatiert, die Vorrichtung zum
Erhitzen und Aufschäumen von
Milch gemäß der vorliegenden
Erfindung das Zubereiten eines Cappuccino unter Verwendung von Kaffeemaschinen
mit einer gleichen Qualität
zu der, die mit traditionellen Verfahren erreicht wird, ohne die Hilfe
eines fachlich geschulten Bedieners und mit einer sehr großen Bandbreite
möglicher
Auswahl bezüglich
der gewünschten
Temperatur und/oder dem Aufschäumen,
was jede Anforderung eines Kunden zufrieden stellen kann.
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Darüber hinaus
befreit die beschriebene Vorrichtung, während sie in Betrieb ist, um
aufzuschäumen
und die Milch zu erhitzen, den Bediener von den Aktivitäten der
manuellen Veränderung
und des Überprüfens der
Temperatur, die von der Milch erreicht worden ist, was von einer
konventionellen Vorrichtung verlangt wird, und erlaubt es ihm andere Dienstleistungen
zu erbringen.
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Es
ist darüber
hinaus bemerkenswert, dass es die Möglichkeit des Installierens
der beschriebenen Vorrichtung an bereits existierenden Kaffeemaschinen
für Bars
gibt,, indem die notwendigen Anwendungsmodifikationen durchgeführt werden.
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Die
Erfindung wurde vorstehend unter Bezug auf zwei ihrer bevorzugten
Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Dennoch
ist die Erfindung nicht limitiert auf lediglich die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele,
umfasst in der Tat eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen, die alle
innerhalb der Idee und des Schutzbereiches der Erfindung liegen.
Wie nachstehend in den Ansprüchen
beschrieben. Als ein Beispiel kann das Absperrventil an der Förderleitung
angeordnet sein, um auf das Luft-/Dampfgemisch einzuwirken und nicht
lediglich auf den Dampf, wie vorstehend beschrieben.