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

Beschleunigtes Gärungsverfahren im industriellen Umfeld – Limitierung der Übertragbarkeit 

(Bachelor-/Diplomarbeit; Betreuer Marco Eigenfeld, 08161/71-3662; Beginn ab sofort)

Eine Abhängigkeit der Fermentationsperformance und dem singulären Zellalter konnte bereits nachgewiesen werden. Im Rahmen der Studienarbeit soll untersucht werden, inwiefern die Ergebnisse der untergärigen Hefe TUM 34/70 auf weitere industriell relevante Hefestämme übertragen werden kann. Ziel der Arbeit ist ein Vergleich von 4 Hefen hinsichtlich des Chitingehalts, der Zellalterveriteilung und der maximalen Wachstumsrate im industriellen Umfeld. 

Steigerung der Phytaseproduktion mit Blastobotrys ssp. durch Optimierung der Bioreaktorgeometrie und Prozessführung
(Bachelor-/Diplomarbeit; Betreuer Marco Eigenfeld, 08161/71-3662; Beginn ab sofort)

Bei dem durch das Enzym Phytase katalysierten Reaktion, handelt es sich im industriellen um die Freisetzung von Phosphor aus Futtermitteln. Hierdurch wird eine effizientere Nutzung von Phosphatquellen bei der Tieraufzucht von Geflügel und Schweinen ermöglichen. Eine native Gewinnung erfolgt mittels Blastobotrys species. Ziel der Abschlussarbeit ist die Konstruktion eines Bioreaktors zur Kultivierung des Hefepilzes und der gesteigerten Produktion des Zielenzyms.
Gleichzeitig mit dem Verfassen der Arbeit nimmt der Studierende an dem Wettbewerb des 99 € Bioreaktors teil.

NEU Untersuchungen von Spektralbereichen im nah- und mittelinfraroten Bereich zur Bestimmung der Hefevitalität
(Masterarbeit, Betreuer Michael Metzenmacher, 08161/71-3849, Beginn ab sofort)

In der Brauindustrie ist der Einsatz von vitaler und gärkräftiger Hefe Grundvoraussetzung für eine hohe und gleichmäßige Produktqualität und einen schnellen Fermentationsverlauf. Wird eine Hefekultur mit zu geringer Vitalität eingesetzt, entstehen sowohl qualitative als auch ökonomische Nachteile. Jedoch existiert derzeit keine Methode, um die Vitalität von Hefekulturen schnell und ohne Probenaufbereitung zu erfassen.
Hier setzt die Forschungsarbeit an. Spektrale Methoden sollen zur qualitativen und quantitativen Überwachung der Hefevitalität eingesetzt werden. Es soll untersucht werden welche Spektralbereiche zur Charakterisierung von Hefekulturen herangezogen werden können. Hierfür werden die Kulturen verschiedenen Stressoren ausgesetzt und im nahen und mittleren Infrarotbereich untersucht und die informationstragenden Spektralbereiche identifiziert. Um die Ergebnisse darstellen und beschreiben zu können werden gleichzeitig etablierte Methoden zur Vitalitätsbestimmung durchgeführt. Die Untersuchungen der Hefevitalität im nah- und mittelinfraroten Bereich zur Identifizierung der informationstragenden Spektren und der Vergleich mit etablierten Methoden soll in der vorliegenden Abschlussarbeit durchgeführt werden.

NEU Untersuchungen verschiedener Analysenmethoden zur Bestimmung der Hefevitalität
(Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit/Forschungspraktikum, Betreuer Michael Metzenmacher, 08161/71-3849, Beginn ab sofort)

In der Brauindustrie ist der Einsatz von vitaler und gärkräftiger Hefe Grundvoraussetzung für eine hohe und gleichmäßige Produktqualität und einen schnellen Fermentationsverlauf. Wird eine Hefe mit zu geringer Vitalität eingesetzt, entstehen sowohl qualitative als auch ökonomische Nachteile. In der Literatur werden verschiedene Methoden zur Vitalitätsbestimmung diskutiert. In dieser Arbeit sollen Untersuchungen verschiedener Analysenmethoden zur Bestimmung der Vitalität der Hefekultur hinsichtlich Anwendung und Vergleich durchgeführt werden. Umfang und Arbeitspakete können je nach Bearbeitungszeitraum angepasst werden.

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 Juli/August)

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.

Untersuchungen zur Stärkeverkleisterung mittels NIR-Strahlung

(Master-/Bachelorarbeit, Betreuer Martin Heckl, 08161/71-3404, Beginn ab sofort)

Der Backprozess ist ein essenzieller Prozessschritt bei der Herstellung von Brot. Aufgrund dieser Bedeutung wird in der Wissenschaft immer an neuen Backmethoden/-technologien geforscht. Eine vielversprechende Technik ist dabei die Infrarot-Strahlung. Der Vorteil liegt dabei auf der Hand, durch den hohen Energieeintrag und eine gezieltere Erhitzung können Backwaren effektiver erhitzt und somit auf bestimmte Parameter gezielt gebacken werden. Durch diese Behandlung verändern sich allerdings die Gegebenheiten im inneren des Teiges stark, was großen Einfluss auf die Verkleisterungseigenschaften der Stärke hat. Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werde, welchen entscheidenden Anteil der Wassergehalt auf die Verkleisterung der Stärke während der Erhitzung mittels NIR hat. Dabei werden sowohl die Veränderung der Feuchtigkeit sowie die Schichtdicke des Teiges variiert. Durch die Erkenntnisse dieser Untersuchungen sollen gezielte Teigtexturen möglich werden, welche ein Grundstein für neue Produkte in der Backwarenindustrie darstellen könnte. 

Einfluss von Partikel-Polymerinteraktionen bei stärkebasierter Lebensmittelextrusion
(Master-/Bachelorarbeit, Betreuer Martin Heckl, 08161/71-3404, Beginn ab sofort)

Die Extrusion von Lebensmitteln, zu der auch die 3D Drucktechnologie zählt, wird stark von der Interaktion der einzelnen Rezepturbestandteile beeinflusst. Zum einen muss das Lebensmittel die rheologischen Anforderungen einer Extrusion erfüllen, zum anderen darf es nicht zur Veränderung der Rezepturzusammensetzung (z.B. aufgrund einer Phasentrennung) während des Prozesses kommen. Mit der richtigen Auswahl der Rohstoffe und einer Optimierung der Prozessparameter lässt sich das Ergebnis der Extrusion beeinflusse. In dieser Arbeit soll die Interaktion zwischen nativer Stärke und Sojaprotein während einer Kaltextrusion untersucht werden. Dabei interessiert, wie stark die einzelnen Stärkekörner mit dem Sojaprotein und anderen Polymeren interagieren und welchen Einfluss dies auf die rheologischen Eigenschaften der Proben während der Extrusion hat. Durch die Variation der Partikelgröße sowie die Oberflächenbeschaffenheit der Stärkepartikel soll die Interaktion der einzelnen Rezepturbestandteile untersucht werden. Die Erkenntnisse der Materialcharakterisierung und deren Auswirkung auf den Extrusionsprozess sollen dann mittels Kaltextrusion an einem Miniaturextruder im Labormaßstab überprüft werden. 

Entwicklung eines Verfahrens zur heterologen Expression von WASI (Wheat bifuncitonal ?-Amylase/Subtilisin Inhibitor) aus Weizen in E. coli
(Masterarbeit, Betreuerin Carina Stoll, 08161/71-3264, Betreuer Dr. Bertram Sacher, 08161/71-3265, Beginn ab September)

In Pflanzensamen, wie etwa Getreide, kommen eine Vielzahl von natürlichen Enzyminhibitoren vor. Einer davon ist der in Weizen vorkommende bifunktionale ?-Amylase/Subtilisin-Inhibitor (WASI). Für die Pflanzensamen haben diese Inhibitoren nützliche Eigenschaften. Sie schützen die Saaten vor dem Abbau durch Mikroorganismen und Insekten und durch ihre spezifische Aminosäurezusammensetzung können sie in Form von Speicherproteinen die Defizite im Wachstum der Samen kompensieren. Zudem scheinen sie Teil der pflanzeneigenen Reaktion auf abiotischen Stress zu sein. Aber auch für die industrielle Verwendung können diese natürlichen Inhibitoren von Vorteil sein. So verhindern sie das zu frühe Keimen von Saatgut und verhindern so den verfrühten Stärkeabbau, der zu negativen Effekten bei der Aussaat, aber auch bei der Verwendung von Getreide in der Brau- und auch der Backindustrie führen kann. Um die Effekte auf Mälzen, Brauen und Backen zu untersuchen, bedarf es einer gewissen Menge des Inhibitors. Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines Verfahrens zur Erzeugung rekombinanter ?-Amylase/Subtilisin-Inhibitoren aus Weizen durch die Expressionsklonierung in E. coli. Die anzuwendenden Methoden umfassen klassische Molekularbiologie (Klonierung, PCR, RT-PCR), Biotechnologie (rekombinante Expression, Fermentation), Proteinanalytik (SDS-PAGE, Western Blot, IMAC) und Enzymanalytik (Aktivitätstest, Michaelis-Menten-Kinetik). 

Inaktivierung und Isolation von Malzenzymen
(Master-/Bachelorarbeit/Forschungspraktikum, Betreuerin Carina Stoll, 08161/71-3264, Beginn ab sofort)

Durch den gezielten Einsatz von enzymaktiven Weizenmalzen in Weizenteigen können funktionelle Eigenschaften der Teige und Backwaren positiv beeinflusst werden. Für diese Beobachtung gibt es verschiedene Ansätze zur Erklärung. Zum einen können die wertgebenden Bestandteile der Malze wie Kohlenhydrate, Stärke und Lipide für den positiven Effekt verantwortlich sein. Zum anderen können aber auch die aktiven Malzenzyme wie Amylasen, Proteasen und Lipasen die Eigenschaften beeinflussen. Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden, welche Malzbestandteile hierfür verantwortlich sind. Hierzu muss eine Methode entwickelt werden, die es ermöglicht, sowohl die Malzmatrix als auch die Malzenzyme separat voneinander zu betrachten. Mögliche Methoden können hierbei die gezielte Inaktivierung von Enzymen oder aber die Isolation und anschließend die gezielte Dotierung von Enzymen zum Teigsystem sein.

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.

Nachweis kritischer Stärkemerkmale mittels Rapid Visco Analyzer (RVA)
(Diplom-/ Bachelorarbeit, Betreuer Veronika Franz, 08161/71-3264, Beginn ab Juli 2023)

Durch steigende Temperaturen in den Sommermonaten kommt es in den letzten Jahren vermehrt zu Verarbeitungsschwierigkeiten von Gerstenmalz im Brauprozess. Diese Probleme können auf kritische Stärkemerkmale zurückgeführt werden, die maßgeblich die Verkleisterung und Verzuckerung beeinflussen. Eine frühzeitige Erkennung von Malzchargen mit ungünstigen Stärkeeigenschaften kann dazu beitragen diese Probleme zu verhindern, jedoch gelingt es mit bisherigen Messmethoden nicht, stärkebedingte Verzuckerungsprobleme zuverlässig vorherzusagen. Ziel der Arbeit ist die Optimierung einer Schnellmessmethode zur Erfassung kritischer Stärkeeigenschaften zur Vorhersage von Verzuckerungsproblemen mittels Rapid Visco Analyzer (RVA).

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.

Neu 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.