Erfolgreiche kooperative Promotion im Bereich Lebensmitteltechnologie

Miriam Müller im Labor an der Hochschule Trier

Fragen an die erfolgreiche Promovendin Miriam Müller

1. Worin liegt der Schwerpunkt in Ihrer Dissertation und welches Ergebnis haben Sie hierbei erzielt?
Die optische Beschaffenheit eines Produktes ist eines der wichtigsten Kriterien bei der Kaufentscheidung. Der gewünschte Glanz und der, von den Verbrauchern geschätzte „Knack“ der Schokolade, setzen eine einwandfreie Kristallisation und Qualität der eingesetzten Kakaobutter voraus. Nur bei optimaler Kristallisation (β_V-Modifikation) erhalten Schokoladenprodukte die gewünschten Qualitätsmerkmale, wie homogene Struktur, den hohen Glanz und glatten Bruch, optimale Kontraktion, den charakteristischen Geschmacksablauf sowie ausreichende Festigkeit, Wärme- und Fettreifstabilität. Aufgrund unterschiedlicher geographischer Herkunft und der damit verbundenen variablen spezifischen Einflussfaktoren – wie beispielsweise Klima, Reifegrad der Kakaobohnen, Fermentationsbedingungen und mikrobiologische Beschaffenheit – können die Kakaobutterarten Unterschiede in der Triglyceridzusammensetzung sowie den Anteilen an Minorkomponenten aufweisen. Steigende Rohstoffkosten bei Kakaobutter und die enorme Konkurrenzsituation der Mitbewerber am Süßwarenmarkt erfordern daher eine intensive Erforschung der Kristallisationseigenschaften von Schokolade, welche für die Qualität des Endproduktes von maßgeblicher Bedeutung ist.

Innerhalb meiner Forschungsarbeit habe ich den Einfluss eines Zusatzes freier Fettsäuren auf die Eigenschaften von harter und weicher Kakaobutter sowie eines Kakaobutteraustauschstoffes (CBE) untersucht. Dazu erfolgte eine detaillierte Beurteilung des Einflusses der hauptanteilig in Kakaobutter enthaltenen freien Fettsäuren Stearin-, Palmitin- und Ölsäure hinsichtlich positiver und negativer Auswirkungen auf die Kristallisationskinetik unter spontanen Bedingungen sowie erstmals auch nach dem Prozessschritt der Temperierung. Durch meine Forschung konnte dargestellt werden, dass freie Fettsäuren sowohl nach spontaner Kristallisation als auch nach Vorkristallisation einen signifikanten Einfluss auf die Kristallisationskinetik von Kakaobutter- und äquivalenten ausüben. Während hinsichtlich der Wirkungsweise als Kristallisationsstarter die Kettenlänge als entscheidender Faktor identifiziert werden konnte, wurde das Ausmaß der verzögernden Wirkung sowohl von der verwendeten Fettsäure als auch deren Kompatibilität zum Hauptfett bestimmt.
Die Analyse der Kristallisationskinetik von Kakaopulver-Suspensionen als erste Annäherung an das komplexe System Schokolade bestätigte einen zusätzlichen Einfluss der Kakaopartikel.
Darüber hinaus konnte mit dieser Forschungsarbeit erstmals nachgewiesen werden, dass höher schmelzende Fettsäuren ein enormes Potential besitzen, nach der Temperierung eine weitere signifikante Verkürzung der Kristallisationszeit zu bewirken und damit kürzere Prozesszeiten und höhere Durchsatzzahlen zu ermöglichen.

Die Dissertation liefert somit nicht nur Strategien und Lösungsansätze zur Optimierung der Kristallisationsfähigkeit von Kakaobutter und -äquivalenten durch freie Fettsäuren, sondern bereitet auch eine essentielle Basis für weitere Untersuchungen der kristallisationskinetischen und polymorphen Eigenschaften von Partikelsystemen in Kakaobutter bzw. Schokoladen.

2. Welchen Einfluss haben diese Erkenntnisse auf die Süßwarenbranche?
Der gezielte Einsatz bestimmter freier Fettsäuren in überschaubaren Mengen könnte zukünftig kostspielige Verarbeitungs-, Raffinations- oder Trennungsprozesse in der Fettindustrie vermeiden, den Prozessschritt des Temperierens in Abhängigkeit des zugrundeliegenden Fettes optimieren und die Verfügbarkeit von Kakaobutter auf dem Süßwarenmarkt unter dem ökonomischen Aspekt verbessern.
Die Ergebnisse wurden bereits erfolgreich in einer internationalen Publikation im „Journal of Food Research“ veröffentlicht. Außerdem habe ich die Resultate aus meiner Dissertation in Form von Posterbeiträgen auf internationalen Symposien wie Chocotec, Interpraline und ProSweets sowie im Rahmen der jährlichen Treffen am Fraunhofer-Institut (IVLV) in München vorgestellt.
Im Rahmen der Forschungsarbeit folgte zudem eine Einladung nach Kanada (University of Guelph), wo meine Ergebnisse unter den Fachkollegen auf breites fachliches Interesse gestoßen sind. Die Forschungsergebnisse fanden u.a. von Seiten der Süßwarenindustrie sowie namhaften rohstoffliefernden Unternehmen auf verschiedenen Kongressen höchste Anerkennung.

3. Wo führt Sie der berufliche Weg nach der Promotion hin?
Bereits seit dem 1. Januar 2020 arbeite ich für einen führenden Süßwarenhersteller für Premium-Schokoladen. Hier bringe ich meine Forschungsergebnisse erfolgreich in das Unternehmen ein und forsche mit einem Team von Süßwarenspezialisten an vielfältigen Produkten und innovativen Technologien. 

4. Was war für Sie die größte Herausforderung während der Promotion? 
Die größte Herausforderung stellte für mich anfangs das noch fehlende Doktorandennetzwerk im jungen Forschungsschwerpunkt Süßwarentechnologie an der Hochschule Trier dar. Durch enge Zusammenarbeit mit meinem Mentor Prof. Dr. Careglio konnte ich sukzessive regionale bis internationale Kontakte sowie Kooperationen aufbauen. Daraus ergaben sich u.a. spannende neue Perspektiven und Denkanstöße für meine Promotion, aber auch fortdauernde Freundschaften an Universitäten und Hochschulen, führenden Forschungsinstituten sowie in der Industrie.

Eine weitere Herausforderung war die Erstellung einer renommierten Publikation, um die internationale Fachwelt von meinen Forschungsergebnissen zu überzeugen, was mir durch die Veröffentlichung im kanadischen „Journal of Food Research“ gelungen ist.

Die letzte Herausforderung stellte für mich meine abschließende Verteidigung dar, die in den Corona-Zeiten auf der virtuellen Plattform „Zoom“ veranstaltet wurde und erfreulich ablief.