Angebote für Studienabschlussarbeiten (Master, Bachelor, Diplom, Forschungspraktika) am Lehrstuhl

Verbesserung der rekombinanten Proteinproduktion in Komagataella phaffii durch Co-Expression von Chaperon-Proteinen

(Master-/Bachelor-/Diplomarbeit, Betreuerin Dr. Anna Morabbi Heravi, 08161 / 71 3662, Beginn ab sofort, Sprache der Abschlussarbeit: Englisch)

Die effiziente Produktion rekombinanter Proteine ist für eine Vielzahl von Branchen von entscheidender Bedeutung. Im biopharmazeutischen Sektor werden Hefen zur Herstellung von Impfstoffen, therapeutischen Enzymen und Hormonen eingesetzt. Auch in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wächst das Interesse an ihrer Verwendung zur Herstellung neuartiger Enzyme, natürlicher Aromastoffe und Verarbeitungshilfsmittel. Eine Hefeart namens Komagataella phaffii eignet sich hierfür hervorragend als „Zellfabrik“, da sie zu hohen Dichten heranwachsen und Proteine effizient absondern kann. Allerdings gerät die Zelle während der Produktion häufig unter Stress, was zu geringen Ausbeuten des gewünschten Proteins führt.

In dieser Arbeit wird der Einfluss von zellulärem Stress auf die Produktion rekombinanter Proteine in K. phaffii untersucht. Chaperon-Proteine werden co-exprimiert, um die Proteinfaltung und die Sekretionseffizienz zu verbessern. Das Protein von Interesse, PrA, eine stressbezogene Protease aus Bierhefe, dient als Modellsystem. Verschiedene rekombinante Stämme werden konstruiert und unter unterschiedlichen Kultivierungs- und Induktionsbedingungen analysiert. Während dieser Arbeit sammeln Sie praktische Erfahrungen in den Bereichen molekulare Klonierung, Hefetransformation, grundlegende bioinformatische Analyse, Proteinanalyse (z. B. SDS-PAGE, Aktivitätsassays) und Fermentation.

Ziel des Projekts ist es, die Probleme zu verstehen, die die Proteinproduktion in Hefe einschränken, und zu testen, ob die Co-Expression von Chaperon-Proteinen eine gute Strategie ist, um diese Probleme zu lösen und die Endausbeute zu steigern.

Untersuchung der Spezifität der Proteinbindung von vernetztem Kraft-Lignin

(Master-/Bachelorarbeit, Betreuerin Antonia Korbmacher, 08161/71-2623, Beginn ab sofort)

Lignin ist ein vielversprechendes, nachhaltiges Material zur Stabilisierung von Getränken. In bisherigen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Vernetzung von Kraft-Lignin die Bindungsaffinität gegenüber Proteinen erhöht. Unklar ist jedoch, ob diese Bindung spezifisch gegenüber bestimmten Proteinfraktionen erfolgt und wie sich typische Getränkekomponenten wie Ethanol, Zucker, Säuren oder Polyphenole auf die Affinität auswirken. In dieser Arbeit soll mittels HPLC untersucht werden, ob vernetztes Kraft-Lignin gezielt bestimmte Proteine bindet und wie die Getränkematrix die Bindungsaffinität und -kapazität beeinflusst.

Development of Sustainable edible coating materials for Food Packaging Applications

(Masterarbeit, Betreuerin Dr. Parisa Pedram, 08161/71-2622, Beginn ab sofort)

The increasing demand for sustainable packaging materials has increased interest in developing biocomposites for food packaging applications. This project aims to contribute to this field by developing sustainable biocomposites using agro-waste biopolymers and reinforcing agents. The project will involve formulating biocomposites by varying these materials' ratios and processing conditions. Optimization of the formulation will be carried out to achieve desirable mechanical strength and barrier properties. Characterization of the developed biocomposites will be performed through physical and mechanical tests, including assessments of tensile strength, flexibility, water vapor transmission rate, and oxygen permeability. These tests will provide valuable insights into the performance of the biocomposites for food packaging applications.

Laser und künstliche Intelligenz in der Milcherzeugnisbewertung
(Bachelor-/Masterarbeit, Betreuer Tianliang Wang, 08161/71-2622, Beginn ab sofort)

Das Forschungsprojekt „Laser und künstliche Intelligenz in der Milcherzeugnisbewertung“ zielt darauf ab, ein neuartiges Instrument zu entwickeln, das durch die Kombination von optischen Technologien und KI-Algorithmen eine umfassende Bewertung von Milchprodukten ermöglicht. Dieses Instrument kann auf nicht-invasiver Weise die Schlüsselparameter von Milch genau bestimmen, einschließlich des komplexen Moduls (der die rheologischen Eigenschaften widerspiegelt), der Proteinkonzentration sowie der Partikelgrößenverteilung von Fett und Protein.

Durch den Einsatz von Laserspeckle-Bildgebung und KI-Algorithmen zur Analyse dieser Parameter wird eine effiziente und genaue Charakterisierung von Milchprodukten erreicht. Diese Technologie hat einen erheblichen Wert bei der Bewertung physikalischer Eigenschaften von Flüssigkeiten und kann nicht nur zur Qualitätskontrolle von Milch und Milchprodukten eingesetzt werden, sondern auch auf andere Flüssigmaterialien in den Bereichen Lebensmittel, Pharmazie und Chemie übertragen werden, um die Produktqualität und Prozessoptimierung zu verbessern. Weitere Informationen zur Abschlussarbeit

Entwicklung und Optimierung eines adaptiven CIP-Prozesses (Cleaning in Place) unter Verwendung von Inline-Messungen
(Bachelorarbeit/Masterarbeit/Forschungspraktikum, Betreuer Yogesh Sharma, 08161/71-3491, Beginn ab sofort)

Um eine ausreichende Reinigung von Rohrsystemen zu gewährleisten, sind Cleaning-in-Place (CIP)-Verfahren in der Lebensmittelindustrie bisher häufig überdimensioniert. Dies führt jedoch zu hohen Kosten und einer Verschwendung von Energie und Ressourcen. Um künftig Reinigungsverfahren optimieren zu können, sind Inline-Messungen zur automatisierten Überwachung und Steuerung von CIP-Prozessen erforderlich. Hierfür soll in der aktuellen Arbeit ein am Lehrstuhl entwickeltes Inline-Messsystem mit Offline-Messungen (Gravimetrie, Photometrie, etc.) verglichen und validiert werden. Fokus ist die Ermittlung der Effektivität der Reinigungsverfahren anhand Reinigungsversuchen an einer CIP-Pilotanlage unter Variation der Reinigungsparameter.
In dieser Arbeit soll die Reinigung spezifischer Lebensmittelmatrices für den Reinigungsschritt alkalische Reinigung unter Variation von Zeit und Temperatur charakterisiert werden. Die Reinigungsleistung wird zum einen mit Inline-Sensoren (Ultraschall, Leitfähigkeit und Trübung) überwacht sowie mit Offline-Referenzmessungen (gravimetrisch und photometrisch) referenziert werden. Nachfolgend soll der Versuchsstand automatisiert werden, wodurch die Reinigung anhand der Inline-Sensoren angepasst werden kann. Abschließend werden die Reinigungsschritte kombiniert und ein optimales Reinigungsregime entwickelt, um Zeit und Kosten für die Reinigung zu sparen. 

Untersuchung von Mehlen mit einem multispektralen Messsystem

(Master-/Bachelor-/Diplomarbeit, Betreuer Ronny Takacs, 08161/71-2627 Beginn ab sofort) 

In dieser Arbeit wird ein multispektrales Messsystem zur Echtzeit-Charakterisierung von Mehl weiterentwickelt. Im Rahmen dieser Bachelor-/Masterarbeit werden multispektrale Bilddaten mit dem bestehendem Versuchstand aufgezeichnet und mittels bestehender Methoden analysiert. Dafür werden handelsübliche (Type 405), industrielle (Type 550) und modifizierte Mehlproben mit dem spektralen Versuchstand sowie mit Standard-Mehlanalytik vermessen. Die Ergebnisse werden für die Erstellung von Fingerprints für bestimmte Mehleigenschaften (insb. Glutengehalt) und für die Weiterentwicklung des multispektralen Messsystems genutzt. 

Einsatz von Thermografie bei der Darre 
(Master-/Bachelor-/Diplomarbeit, Betreuer Ronny Takacs, 08161/71-2627 Beginn ab sofort) 

Das Darren stellt bei der Malzherstellung einen zentralen Prozessschritt dar, bei welchem die Eigenschaften des Malzes irreversibel fixiert werden. Ebenso stellt das Darren durch den hohen Energieverbrauch einen der energieintensivsten Teilprozesse des Mälzens dar, welche in der Praxis durch simple, nicht auf das Produkt adaptierbare, Steuerungskonzepte kontrolliert wird. In der Literatur wird ein Energieverbrauch von 2404 MJ/t Malz beim Schwelken, 732 MJ/t Malz beim Aufheizen, 886 MJ/t Malz beim Ausdarren angegeben. Die Steuerung eines solchen Darrprozesses mit Hinblick auf hohe Produktivität (z.B. Ausbeuten, hohe Qualität) setzt hohe Anforderungen an die Mess- und Regelungstechnik. Typischerweise werden in entsprechenden Systemen eine Vielzahl von Größen (Temperatur, Ventilatorleistung, Druck) online erfasst und für die Überwachung und teilweise für die Prozesssteuerung verwendet. Jedoch existieren keine Konzepte, welche konkrete Produkteigenschaften sowie -kinetiken quantitativ in Betracht ziehen. 

Entwicklung einer ultraschallbasierten Methode zur Überwachung von CIP-Prozessen 
(Bachelor-/Masterarbeit, Betreuer Michael Metzenmacher, 08161/71-3849, Beginn ab sofort) 

Die qualitative Bestimmung des Reinigungserfolges nach CIP-Prozessen erfordert durch die fortschreitende Automatisierung von Anlagen zunehmend inlinefähige Methoden. In dieser Arbeit soll ein bestehender Versuchsstand adaptiert werden, welcher eine ultraschallbasierte Messung von Verschmutzungen in einem Rohrsystem mittels Oberflächenwellen ermöglicht. Definierte Referenzverschmutzungsmatrices werden danach etabliert und deren Einfluss auf die Ultraschallsignale ermittelt. Die Reinigung des Rohrsystems wird sowohl durch Referenzmessungen, als auch durch die ultraschallbasierte Inlinemessung charakterisiert.

NEU Einfluss von Polysacchariden auf die Schaumstabilität von Mikroalgen-Proteinschäumen für vegane Backwaren

(Masterarbeit, Betreuer Korbinian Geißer, korbinian.geisser@tum.de, Tel.: 08161/71-3404, Beginn ab Mitte November 2025)

Studium Lebensmittelchemie und Chemie, Lebensmitteltechnologie und vergleichbare Studiengänge

Mikroalgenproteinkonzentrate eignen sich für die Stabilisierung von Proteinschäumen für Lebensmittelanwendungen. Die Extraktion der Proteine verläuft über eine schonende Methode, wobei von den Mikroalgen produzierte Polysaccharide mit isoliert werden. Polysaccharide können sich positiv auf die Schaumbildung auswirken, da die Viskosität der zu aufschlagenden Lösung erhöht ist. In diesem Forschungsprojekt soll deshalb der Einfluss verschiedener Polysaccharid-Konzentrationen auf die Schaumkapazität und -stabilität untersucht werden. Im Fokus steht die analytisch-chemische Untersuchung erzeugter Protein-Polysaccharid-Mischungen, deren wässriger Lösungen und produzierten Schäume. Zunächst wird ein Polysaccharid-freies Proteinextrakt durch enzymatische Hydrolyse erzeugt und vollständig analytisch charakterisiert. Durch den Phenol-Schwefelsäure Assay kann der (Poly-)Saccharid-Gehalt, bzw. die Abwesenheit von Polysacchariden und Einfachzuckern, ebenfalls verifiziert werden. Diese Ergebnisse sollen ebenfalls durch eine HPLC-Quantifizierung der Einfachzucker validiert werden. Anschließend werden definierte Mengen an Polysacchariden zugegeben und deren Einfluss auf die Schaumcharakteristika, Gelierungs- und Emulsionseigenschaften durch rheologische Messungen untersucht werden. 

Ohmsches Backen von Weizenbrot - Für Studierende der Fachrichtung Lebensmitteltechnologie o. Ä.

(Bachelor- oder Masterarbeit, Betreuerin Eva Ludwig, Tel.: 08161/71-3264, Beginn ab Oktober 2025)

Das ohmsche Backen ist ein neues energieeffizientes Verfahren zum Backen von Brot. Durch das Anlegen von elektrischem Strom dient der Teig selbst als ohmscher Widerstand und wird abhängig von der angelegten Spannung und der Leitfähigkeit, erwärmt. Durch das Verfahren können Energieeinsparungen bis zu 70 % erzielt werden. Ebenso ermöglicht das Verfahren die Realisation von schnellen Heizraten, die das Ausbacken der Krume im Zeitraum von 2-5 Minuten ermöglicht. Aufgrund des hohen Wassergehalts im Teig ist die Temperatur auf 100°C begrenzt, was den Einsatz des Verfahrens auf die Krumenausbildung beschränkt. Da das Verfahren zum Herstellen von Weizenbrot erst seit kurzem erforscht wird, sind viele Fragestellungen wie die Temperaturhomogenität des Prozesses, der Einfluss auf die Krumenausbildung, insbesondere der Einfluss von Prozess- und Rezepturparametern zu erforschen. Wenn dich das Thema begeistert, melde dich gerne und wir definieren den Fokus deiner Abschlussarbeit in einem gemeinsamen Gespräch. 

Strukturierungsverhalten von Mikroalgen- und Sojaproteinen unter High Moisture Extrusion (HME) Bedingungen, Ort: TUMCREATE, Singapur

(Masterarbeit/Forschungspraktikum, Betreuerin Sophia Morsten, Beginn ab sofort) 

Proteins4Singapur ist ein Projekt in Singapur, dass sich mit alternativen Proteinen vom indoor Anbau, der Protein extraktion bis hin zur strukturierung von Meatanalogues beschäftigt. Mikroalgen sind eine nachhaltige und nährstoffreiche Proteinquelle, doch ihr Potenzial zur Bildung strukturierter pflanzlicher Fleischalternativen ist noch wenig erforscht. Im Gegensatz dazu ist Sojaprotein als Standardrohstoff für die High Moisture Extrusion (HME) etabliert. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Proben mittels Closed Cavity Rheometer (CCR) strukturiert werden. Dabei soll die Ausbildung von Disulfidbrücken und die Veränderungen in Sekundärstrukturen mittels FTIR verglichen werden, um die Mechanismen der Proteinvernetzung und -orientierung besser zu verstehen. Zudem soll Möglichkeiten um das Strukturierungspotenzial von Mikroalgenproteinen gezielt zu verbessern erforscht werden. https://www.tum-create.edu.sg/research/proteins4singapore 

Gasblasenstabilisierung in glutenfreien Teigen durch oberflächenaktive Fraktionen aus pflanzlichen Produkten

(Bachelorarbeit, Betreuer Carina Stoll/Martin Heckl, 08161/71-2693, Beginn ab sofort)

Glutenfreie Teige können aus technologischer Sicht als flüssige Schäume betrachtet werden, welche durch das Backen verfestigt werden. Das Fehlen von strukturstabilisierenden Inhaltsstoffen stellt bei der Herstellung glutenfreier Backwaren immer noch Herausforderungen dar, welche durch den Einsatz zahlreicher synthetischer Zusatzstoffe kompensiert werden müssen. Der Einsatz von natürlichen Alternativen wurde bisher in der Forschung vernachlässigt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die Eignung oberflächenaktiver und schaumstabilisierender Substanzen, wie Saponine oder Proteine aus pflanzlichen Produkten (Erbse, Quinoa, Gänseblümchen, Quillaja) für den Einsatz in glutenfreien Backwaren zu untersuchen. Dazu wird ein glutenfreier Teig hergestellt, aus dem die Teigflüssigkeit (Dough Liquor) gewonnen wird. Anhand analytischer Ergebnisse wird diese Teigflüssigkeit als vereinfachtes Model für die Teige genutzt und hergestellt.  Im Rahmen dieser Arbeit soll die Diffusion der pflanzlichen Substanzen an die Grenzfläche zwischen Luft und Teigflüssigkeit mittels Pendant Drop Methode (PDM) untersucht werden. Darüber hinaus wird der Einfluss des Backvorgangs über die Anpassung der rheologischen Eigenschaften der Teigflüssigkeit simuliert.

Proteinverschiebung in Mehlen mittels triboelektrischer Trennung 
(Master-/Bachelorarbeit, Betreuer Martin Heckl, 08161/71-2683, Beginn ab sofort)

Ein wichtiger Faktor für die Qualität von Backwaren ist der Proteingehalt in Mehlen. Dabei ist allerdings nicht nur die Proteinquantität, sondern vor allem die -qualität entscheidend für das Backergebnis. Diese ist allerdings schwer in Kenndaten zu fassen und wird daher hauptsächlich über deren Funktionalität bestimmt. Um die Proteinquantität und -qualität bei der Mehlherstellung einzustellen und zu standardisieren, hat der Müller bisher nur die Möglichkeit, Chargen mit unterschiedlicher Proteinzusammensetzung miteinander zu mischen. Eine Proteinverschiebung während des Zerkleinerungsprozesses ist nur sehr eingeschränkt möglich. Diese limitierte Einflussmöglichkeit auf den Proteingehalt erschwert es Mühlen bisher, standardisierte oder maßgeschneiderte Mehle mit definierter Proteinzusammensetzung anzubieten. Ziel der Abschlussarbeit ist, den Einfluss der triboelektrischen Trennung auf die Zusammensetzung von Mehl zu untersuchen. Dabei liegen vor allem Mehlanalytische sowie Teig- und Backtechnologische Versuche im Fokus. Des Weiteren sollen die Mehleigenschaften (wie z.B. Oberflächenbeschaffenheit der Mehlpartikel) identifiziert werden, die für die Trennung verantwortlich sind.

Enzymaktives Malz als natürliches Additiv in der Brotherstellung 
(Master-/Bachelorarbeit/Forschungspraktikum, Betreuerin Carina Stoll, 08161/71-3264, Beginn ab sofort)

Malz dient neben Hopfen, Hefe und Wasser als Grundzutat in der Bierherstellung. Es handelt sich hierbei um ein künstlich zum Keimen gebrachtes und anschließend gedarrtes Getreide, welches in einem kontrollierten Mälzungsprozess hergestellt wird. Dieser Vorgang dient der Bildung sowie der Aktivierung von Enzymen, die unter anderem der Umwandlung von langkettigen Polysacchariden zu Mono- und Disacchariden dienen und so die Erschließung von getreideeigenen Bestandteilen ermöglichen. Neben dem gezielten Einsatz im Brauwesen findet Malz auch seinen Einsatz in der Backwarenindustrie. Hier werden häufig enzyminaktive Malze auf Basis der wertgebenden Inhaltsstoffe, wie etwa Kohlenhydrate und Aminosäuren, zur Aromabildung und Farbgebung verwendet. Ebenfalls Verwendung finden enzymaktive Malze. Hier wird jedoch längst nicht das volle Potential ausgeschöpft. Durch den gezielten Einsatz von enzymaktiven Backmalzen könnten weitere positive Effekte auf die Teigstrukturbildung, -Verarbeitung und Backwarenqualität erzielt werden. Ziel der Arbeiten ist es, den Zusammenhang zwischen dem funktionellen Einfluss enzymaktiver, weizenbasierter Malze auf die Teigstruktur, -verarbeitung und Weizenbrotqualität zu untersuchen und daraus die gezielte Optimierung des Mälzungsregimes vorzunehmen, um abschließend ein optimales, enzymaktives Backmalz zu erhalten.

Konstruktion und Entwurfsvariationen für eine trommelbasierte Kleinmälzerei
(Bachelor- oder Masterarbeit, Betreuer Christoph Neugrodda/Thomas Becker)

Die Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Braugetreide wird aufgrund des Klimawandels zunehmend anspruchsvoller, insbesondere da die Getreidesorten eine Mälzung durchlaufen sollen. Im Rahmen einer konzeptionellen Neuentwicklung ist die Konstruktion einer vollautomatischen Kleinmälzungsanlage geplant, mit der flexibel mehrere Mälzungstrommeln unabhängig voneinander betrieben werden können. Die Anlage soll alle nötigen Schritte des Weichens, des Keimens und das Darren in einer Trommel ermöglichen. Dabei soll höchste Reproduzierbarkeit bei hoher Flexibilität gegeben sein.
Im Rahmen der studentischen Abschlussarbeit soll auf Basis existierender Grundvorschläge verschiedene Konstruktions- und Variationsvorschläge mittels CAD (z. B. SolidWorks oder Inventor) für die Trommeln modelliert und deren Realisierungsmöglichkeiten abgeschätzt werden. Als Voraussetzungen werden Interesse für konstruktive/kreative Ingenieursarbeiten und zumindest Grundkenntnisse im Umgang mit Solidwords oder Inventor gesehen.

Automatische Generierung von Steuerungscode mithilfe großer Sprachmodelle

(Masterarbeit, Betreuer Nikolai Striffler 08161/71-4887, Beginn ab sofort)

Die Entwicklung neuer Produktionsanlagen in der Lebensmittelverfahrenstechnik wird zunehmend komplex. Die Automatisierung schreitet unaufhörlich voran und nimmt einen immer größeren Anteil am Entwicklungsaufwand ein, stößt aufgrund des steigenden Fachkräftemangels aber zunehmend an ihre Grenzen. Daher sind neue Ansätze erforderlich, um die Automatisierung schnell, einfach und effizient entwickeln zu können. Enormes Potenzial bieten hierbei sogenannte Large Language Models (LLMs), die nahezu alle Lebensbereiche nachhaltig verändern dürften und auch in der Automatisierung bahnbrechende Möglichkeiten eröffnen.

Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen der Masterarbeit ein Konzept für die automatisierte Generierung von Steuerungscode für speicherprogrammierbare Steuerungen mittels LLMs erarbeitet, programmiertechnisch umgesetzt und wissenschaftlich bewertet werden. Ausgehend von vorliegenden modularen Anlagenplanungsdaten sollen über eine Programmierschnittstelle die Fähigkeiten des LLMs genutzt werden, um mittels geeigneter Prozessbeschreibungen eine automatisierte Codegenerierung zu ermöglichen.

Die Masterarbeit ist Teil des Forschungsprojekts virtASI, das vom auf dem Wissenschaftscampus Weihenstephan ansässigen Technologieunternehmens Gimbio GmbH gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie und weiteren Industrieunternehmen vorangetrieben wird. Die Ausarbeitung der Masterarbeit wird von der Fa. Gimbio und der Arbeitsgruppe für Intelligente Produktionssysteme gemeinsam betreut.

Anforderungen:

• Grundkenntnisse in der Automatisierung (z. B. durch Vorlesung und/oder Praktikum Automatisierungstechnik)
• Grundkenntnisse in der Programmierung sind wünschenswert
• Bereitschaft, Neues zu lernen
• Selbstständige Arbeitsweise

MappKIng
(Bachelor-/Masterarbeit Betreuer Matthias Staiger, 08161/71-3580, Beginn ab sofort)

Für den Bereich des Maschinenbau - Lebensmittel suchen wir in Kooperation mit renommierten Industrieunternehmen, für den Zeitraum von 3 - 6 Monaten, eine/n Studenten/in der/die eine Abschlussarbeit in der Praxis schreiben möchte. Deine Aufgabe wird die Erstellung eines Anforderungsprofils von Lebensmittelproduzenten an Maschinenhersteller zum Thema „Welche Industrie 4.0 Anforderungen bestehen“ sein. Die Ergebnisse gehen direkt ein in die Produktentwicklung einer neuen KI-gestützten Industrie 4.0 Anwendung.
Du beschäftigst Dich dabei entweder klassisch mit den Methoden der Portfolioanalyse, Marktanalyse, Kundenbefragung und Geschäftsmodellentwicklung. Oder Du überzeugst uns mit neuen Ideen und Ansätze die Du ausprobieren möchtest.
Im Rahmen deiner Praxistätigkeit bekommst du dabei Einsichten in neuste Maschinenbau und IT-Technologie im Bereich der Lebensmitteltechnik, lernst den Stand der Branche kennen und bekommst Themenübergreifend praktische Erfahrung.