Offers for student research projects (master, bachelor, diploma, advanced research courses) at the chair

NEU Laser und künstliche Intelligenz in der Milcherzeugnisbewertung
(Bachelor-/Masterarbeit, Betreuer Tianliang Wang, 08761/71-2622, 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

NEU Untersuchungen von Spektralbereichen im nah- und mittelinfraroten Bereich zur Bestimmung der Hefevitalität 
(Masterarbeit, Betreuer Livius Strachotta, 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 Livius Strachotta, 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.

NEU Phenol-Schwefelsäure Assay – Anwendung für Lebensmittel, Einsatzbereiche und Limitierungen definieren

(Masterarbeit, Betreuer Korbinian Geißer, Tel.: 08161/71-3404, Beginn ab April 2025)

Studium Lebensmittelchemie und Chemie, Lebensmitteltechnologie mit Interesse für Laborarbeit

Die Quantifizierung des Kohlenhydrat-Gehalts in Lebensmitteln ist eine wichtige Methode bei der chemischen Analyse der Inhaltsstoffe. Eine weit verbreitete Methode ist der Phenol-Schwefelsäure Assay, der zu schnellen und reproduzierbaren Ergebnissen führen kann. Im Fall der Lebensmittel zeigen sich jedoch eine Vielzahl von Einflüssen auf den Assay, die die Genauigkeit einschränken. Somit ist eine individuelle Anpassung der Reaktionsbedingungen für verschiedene Kategorien an Kohlenhydraten und die umgebende Matrix erforderlich. Das Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung des Phenol-Schwefelsäure Assays für eine breite Anwendung an Lebensmitteln im Kontext der Backwaren. Dies beinhaltet die Validierung der Ergebnisse durch eine zweite Analysemethode (Enzymatische Hydrolyse der Kohlenhydrate, gefolgt von quantitativer HPLC-Analyse der Einfachzucker), Untersuchung der Reaktionsbedingungen für unterschiedliche Matrices, sowie der Entwicklung eines kombinierten Verfahrens aus enzymatischer Hydrolyse und chemischer Farbreaktion. Ein Vorwissen in chemischer Analytik und enzymatischen Verfahren ist Voraussetzung. 

NEU Proteinextraktion und Untersuchung der Proteinisolate auf die Schaumbildungsfähigkeit 

(Bachelorarbeit, Betreuer Korbinian Geißer, Tel.: 08161/71-3404, Beginn April 2025)

Für den Ersatz von Hühnerei- und Kuhmilch-basierten Proteinisolaten für die Herstellung nachhaltiger und veganer Schäume zeigen Mikroalgenproteinisolate großes Potential. Die Isolation der Mikroalgenproteinisolate erfolgt über eine speziell entwickelte Strategie. Diese Strategie soll in dieser Arbeit an pflanzlichen Proteinquellen (Erbse, Sojabohne, Kichererbse) ebenfalls getestet werden. Die Isolation von Ovalbumin, dem Protein mit dem größten prozentualen Anteil in Hühnereiweiß, ist aus der Literatur bekannt und soll in der Arbeit ebenfalls realisiert werden. Die isolierten Proteine werden dann auf die inhaltsstoffliche Zusammensetzung und deren funktionelle Eigenschaften für die Schaumbildung getestet. Ein Vergleich der verschiedenen Proteinisolate erlaubt dann eine Aussage über eine Eignung als Schaumbildner für nachhaltige Lebensmittelschäume. 

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.

Untersuchung einer neuen Technologie zur Einbringung und Löslichkeit von CO₂ in reismehlbasierten glutenfreien Brotteigen

(Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit, Betreuer Georg Niedermayr, 08161/71-3264, Beginn ab sofort)

Diese Studienarbeit untersucht eine neue Technologie in der Brotproduktion, bei der CO₂ direkt in den Teig eingebracht wird, um die Krume optimal zu lockern. Dabei wird der Einfluss auf die CO₂-Löslichkeit während des Mischprozesses sowie die Bedingungen erforscht, unter denen das gelöste CO₂ während des Backens in Gasform übergeht. Ein Schwerpunkt liegt auf der Vermeidung des Aufschäumens des Teigs nach der CO₂-Behandlung, wobei eine Behandlung bei nahezu atmosphärischem Druck angestrebt wird.

Die Arbeit untersucht zudem die zeitliche Freisetzung von CO₂ beim ohmschen Backen und wie diese Parameter (Anteile und Freisetzung von CO₂, Teigausbeute, Anteile an verschiedenen Stärken) die Teigstruktur und Krume beeinflussen. Es werden glutenfreie Teige mit unterschiedlicher Teigausbeute und Stärkeanteilen analysiert, um die Löslichkeit und Freisetzung von CO₂ zu verstehen. Ziel ist es, die CO₂-Technologie für die Nutzung in klimatoleranteren Rohstoffen zu optimieren.

Die Methodik umfasst experimentelle Untersuchungen unter Einsatz rheologischer Methoden, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), Differentialscanningkalorimetrie (DSC), volumetrischen Analysen sowie der Untersuchung der Porenstruktur der Krume. Zusätzlich werden Versuche zum ohmischen Backen durchgeführt. Ziel der Arbeit ist es, ein fundiertes Verständnis des Verhaltens von gelöstem CO₂ in Brotteigen zu erlangen, um innovative Verfahren zu entwickeln, die eine präzise Kontrolle der Krumenstruktur und des Volumens in der Brotproduktion ermöglichen.

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.

Untersuchung der Homogenität von Braugerste mit Hinblick auf mälzungsrelevante Merkmale

(Diplom-/Bachelorarbeit, Betreuer: Bertram Sacher, Veronika Franz, Beginn: ab sofort)

Die Homogenität einer Gerstencharge ist für ihre Vermälzung und den anschließenden Brauprozess entscheidend, jedoch ist bei einem natürlichen Rohstoff wie Gerste fraglich, ob es so etwas wie Homogenität wirklich gibt. Pflanzen von unterschiedlichen Positionen im Feld können signifikant unterschiedliche Wachstumsbedingungen auffinden und auch die Position des einzelnen Kornes an der Ährenspindel bestimmt die Kornentwicklung. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, die Homogenität von Braugerste zu untersuchen und festzustellen, inwieweit Körner einer Charge tatsächlich einheitlich sind. Es soll untersucht werden, wie sich die Position der Körner im Feld und an der Ähre auf ausgewählte mälzungsrelevante Merkmale auswirkt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung könnten wichtige Hinweise darauf geben, ob die derzeitige Praxis der Annahme einer homogenen Charge überdacht werden muss.

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.