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The Science of Sweet Treats – USC Viterbi

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The Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science has recently launched a new confectionery manufacturing class. Image/Alexander Grey

A chemical engineering lab is not exactly where you’d expect to encounter the scent of rich caramel and the simmer of delicious molten chocolate. USC’s Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science has switched out beakers and pipettes for hard candy and nougat, harnessing the expertise of an industry-leading confectionery expert to lead the department’s new Confectionery Manufacturing class.

Eyal Ben-Yoseph is a process development engineer who has spent over two decades conjuring up some of your favorite sweet treats, leading the Breakthrough Technology team at Mars Wrigley. As part of his Ph.D. at the University of Wisconsin, Ben-Yoseph worked on a project with Kellogg’s where he harnessed computer models to ensure each Frosted Flake has the perfect level of snowy white frosting. At Mars, he was also instrumental in creating custom, personalized M&Ms. Now he brings his extensive experience to USC Viterbi, where he developed the new confectionery course for the Mork Department.

Ben-Yoseph and his students have been taking the base ingredient fundamental to all confectionery — sugar — and studying how engineering processes such as reactions and phase transitions can shape it into the wildly different forms, flavors and textures that make up the confectionery we know and love — from sugar shell candies such as M&Ms to chewy nougats, smooth fudges and soft fondants.

Eyal Ben-Yoseph teaching the confectionery engineering class. Image/William Wences

Eyal Ben-Yoseph teaching the confectionery engineering class. Image/William Wences.

“When we talk about candy, we’re talking about chemistry,” Ben-Yoseph said. “We’re talking about phase transition. Sugar has two phase states – it can be amorphous, like glass, and it can be crystalline, where it’s white, like sugar powder.”

Ben-Yoseph said that chemical engineering students come to his class well-versed in the theory that forms the basis of confectionery manufacturing — concepts such as chemical reactions and transport phenomena.

“I come from industry, so I wanted to show them how you can take everything you learn in your theory and use it in fun applications, for example, cooling chocolate in a cooling tunnel. That’s an engineering problem.”

One of the key candy manufacturing processes that the students learn is how to temper chocolate, a process of precise heating and cooling to stabilize and harden it into a glossy-surfaced product that doesn’t immediately melt in your hand but can be snapped into pieces ideal for sharing.

Ben-Yoseph said another of the unique challenges of confectionery manufacturing is ensuring the end product maintains a long shelf life.

“The important thing is microbial, chemical and physical stability. You don’t want your candy to change its properties like taste, appearance, or texture or get spoiled. You want it to maintain quality for a long time,” Ben-Yoseph said. “Take the Twix, for example. You don’t want the biscuit inside to be soggy. How do you make sure that the water doesn’t flow from the caramel to the biscuit? We talk to the students about modeling this moisture transfer. One trick is to coat your biscuit with something fatty because fat and water won’t mix.”

Chemical engineering students pour fudge onto the cooling surface. Image/William Wences.

Chemical engineering students pour fudge onto the cooling surface. Image/William Wences.

Ben-Yoseph also challenges his students to think about their products from a consumer standpoint. Confectionery manufacturers must consider the public perception of ingredients such as artificial colorants and how natural alternatives may be more expensive to produce, less stable, and less vibrant – problems that engineers in the food industry need to overcome.

“Consumers want sustainable products and sustainable packaging. There’s so much work for a chemical engineer just thinking about developing reusable, recyclable, or upcycled packaging and reducing production energy and waste,” Ben-Yoseph said.

When piloting the course, Ben-Yoseph and his students needed to be creative in their improvised lab setup. But they soon discovered that you didn’t require elaborate equipment to create culinary magic – everything can be achieved in a home kitchen. A simple slab of marble from Home Depot served as a cooling surface for chocolate and candy, while the students used small portable burners to cook.

Naturally, Ben-Yoseph and his class were on hand to taste-test the end products (for purely academic purposes, of course).

A successful experiment. Students create a range of delicious candies as part of the confectionery manufacturing course. Image/William Wences

A successful experiment. Students create a range of delicious candies as part of the confectionery manufacturing course. Image/William Wences.

“It’s part of the job, you know. Somebody has to do it.” Ben-Yoseph laughed. “They need to make sure the taste and texture are right and to write their lab report, describing what they did and anything that went wrong. To evaluate the quality of the product.”

Ben-Yoseph said that chemical engineering students are at a unique advantage for in-demand careers in the food industry, with their theoretical background and knowledge of fields like AI and data science, which can transform the industry.

“When you talk about data science, the food industry is a little bit behind compared to other industries, like petroleum and pharmaceuticals. But this is an opportunity for chemical engineering graduates to come and apply their knowledge, contribute, and make a difference,” Ben-Yoseph said.

CHE 499: Confectionery Manufacturing will take place once again during Spring 2025.

Published on October 29th, 2024

Last updated on October 30th, 2024

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Herbário da Ufac participa do 76º Congresso Nacional de Botânica — Universidade Federal do Acre

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A servidora Júlia Gomes da Silva, curadora do Herbário da Ufac, vinculado ao Parque Zoobotânico (PZ), representou a instituição no 76º Congresso Nacional de Botânica e 15º Encontro de Botânicos do Centro-Oeste, eventos ocorridos de 11 a 16 de outubro, em Campo Grande. Ela participou de mesa-redonda com apresentação das coleções dos herbários da região Norte.

Na ocasião, os curadores discutiram avanços, desafios estruturais e o futuro das coleções científicas do país. Durante sua exposição, Júlia conduziu o público por uma linha do tempo que remonta a 22 de outubro de 1979, data da primeira coleta registrada no campus-sede da Ufac: uma ‘Vismia’ (gênero científico de planta) coletada por L. Coêlho. Em razão desse registro, o herbário da Ufac comemora 47 anos nesta quinta-feira, 22.

Júlia destacou perspectivas importantes para o cenário científico acreano. Entre os projetos de destaque estão investimentos viabilizados via Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), incluindo a projeção de um novo prédio de cerca de 600 metros quadrados e a aquisição de armários compactadores modernos para garantir a preservação do acervo em longo prazo.

Também representaram a Ufac estudantes do campus Floresta, em Cruzeiro do Sul (AC), e a professora Simone Reis. A universidade enviou 11 resumos, dos quais oito foram apresentados. O evento possibilitou a troca de experiência com botânicos do país e conversas sobre parcerias de trabalho, incluindo a realização de expedições para grupos de plantas pouco estudados no Acre.

Herbário

O Herbário da Ufac tem uma equipe técnica composta por Júlia Gomes da Silva, Izailene Saar e colaboradores, como a ex-curadora e atual vice-reitora Almecina Balbino, o técnico Davi Borges e estagiários. O acervo abriga preciosidades da flora amazônica e sul-americana, registrando a superação de gargalos históricos de digitalização e integrando atualmente plataformas globais de dados de biodiversidade, como o SpeciesLink e o Global Biodiversity Information Facility.

Entre os marcos recentes destacados está o avanço na informatização de milhares de registros e a aposta em inovações, como a participação na Rede de Herbários Espectrais da Amazônia, que utiliza a espectroscopia no infravermelho próximo (tecnologia NIR portátil) para otimizar a identificação de espécies diante da escassez de taxonomistas na região.

A informatização completa do acervo ainda está em processo e figura como um dos principais objetivos da equipe, que agradeceu à direção do PZ e à Ufac pelo apoio contínuo aos servidores e à coleção, além de exaltar o esforço coletivo dos bolsistas, voluntários e parceiros que documentam, protegem e estudam a flora e funga brasileira.



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Ufac retoma Semana Acadêmica de Física após 6 anos, com planetário — Universidade Federal do Acre

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Ufac retoma Semana Acadêmica de Física após 6 anos, com planetário — Universidade Federal do Acre

A Universidade Federal do Acre (Ufac) realiza até esta sexta-feira, 23, a 3ª Semana Acadêmica de Física, no prédio do curso, no campus-sede, em Rio Branco. Iniciado nessa segunda-feira, 19, o evento retoma as atividades presenciais da semana acadêmica após seis anos de interrupção, causada pela pandemia de covid-19 e pela reorganização do calendário universitário.

A programação tem atrações abertas ao público, como oficinas de astronomia, observação do Sol com telescópio e um planetário móvel, instalado no segundo andar do prédio de Física. Há ainda palestras, apresentações de pesquisas de estudantes e minicursos práticos de elaboração de material didático, física experimental, criação de mapas, processamento de dados e sismologia.

Organizada em três eixos temáticos, a semana é voltada aos estudantes da licenciatura e do bacharelado em Física e do curso de Física Aplicada às Ciências da Terra. Os primeiros dias tiveram debates e palestras sobre o ensino de física e a formação docente. Em seguida, a programação trata de física pura, como mecânica quântica, relatividade e física de partículas, e termina com geofísica, astronomia e fenômenos naturais.

Segundo o coordenador do evento e professor do curso de Física, Victor Carreira, a retomada presencial reaproxima o curso da comunidade externa e das escolas de educação básica. Turmas do Instituto Federal do Acre visitaram a semana, e escolas da rede pública foram convidadas.

“A semana acadêmica é muito importante tanto para os nossos alunos quanto para a comunidade em geral de Rio Branco”, disse Carreira. “É uma oportunidade para jovens do ensino médio conhecerem a universidade e vivenciarem a ciência na prática.”

A cerimônia de encerramento ocorre nesta sexta-feira, 23, à tarde.

(Fhagner Soares, estagiário Ascom/Ufac)

 



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Pavic-Lab da Ufac apresenta seis trabalhos em congresso internacional de computação — Universidade Federal do Acre

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Pavic-Lab da Ufac apresenta seis trabalhos em congresso internacional de computação — Universidade Federal do Acre

Pesquisadores do projeto Pavic-Lab, da Universidade Federal do Acre (Ufac), apresentaram seis trabalhos científicos durante a Conference on Graphics, Patterns and Images (SIBGRAPI 2026), congresso internacional de referência nas áreas de computação gráfica, processamento de imagens e visão computacional, realizado de 29 de setembro a 2 de outubro, em Goiânia (GO). As pesquisas foram desenvolvidas no projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) Pesquisas Aplicadas em Visão e Inteligência Computacional (Pavic-Lab), uma iniciativa de cooperação técnico-científica entre a Ufac, Motorola, Flextronics e Fundação de Apoio e Desenvolvimento ao Ensino, Pesquisa e Extensão Universitária no Acre (Fundape).

Segundo a professora do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (CCET), Ana Beatriz Alvarez Mamani, a participação no congresso contribui para divulgar a produção científica desenvolvida no Acre e ampliar o intercâmbio com outras instituições. Ela destacou que a presença da Ufac em eventos científicos também ajuda a reduzir as desigualdades regionais na ciência brasileira, além de possibilitar novas parcerias e o aperfeiçoamento das pesquisas.

A equipe foi composta pela professora Ana Beatriz Alvarez Mamani, pelo pesquisador Quefren Leher, pelos mestrandos do Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPGCC) Clécio Silva, Lucas Carvalho, Gustavo Ferreti, Julio Martins e Ian Teixeira, além do graduando em Sistemas de Informação Kauã Galvão de Macedo.

Dos seis trabalhos apresentados, um integrou uma sessão especial do congresso e já foi publicado na revista científica Computers & Graphics. Outros três foram apresentados na programação principal, com previsão de publicação nos anais do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) e na biblioteca digital da Sociedade Brasileira de Computação (SBC). Os dois trabalhos restantes foram apresentados em workshops, também com previsão de publicação na biblioteca digital da SBC.

As pesquisas estão divididas em duas áreas principais: reconstrução tridimensional e processamento de imagens. Na primeira, Clécio Silva apresentou um método computacional para criar representações digitais mais detalhadas de ambientes internos a partir de imagens. A tecnologia pode ser aplicada em jogos, realidade virtual e aumentada, simulações e projetos da construção civil.

Na área de processamento de imagens, Lucas Carvalho apresentou uma pesquisa para reconstruir imagens de alta faixa dinâmica (HDR) a partir de uma única imagem convencional, buscando recuperar detalhes em regiões claras e escuras. Gustavo Ferreti desenvolveu uma rede neural para combinar imagens com diferentes níveis de exposição e melhorar a qualidade visual dos resultados.

Julio Martins apresentou uma metodologia para reduzir o custo computacional da reconstrução de imagens HDR, preservando a qualidade das imagens produzidas. Ian Teixeira investigou o uso de mecanismos de atenção em modelos de inteligência artificial para recuperar informações em imagens de baixa qualidade. Já Kauã Galvão de Macedo apresentou uma abordagem que combina redes neurais e técnicas de processamento de sinais para melhorar imagens capturadas em ambientes com pouca iluminação.

Os métodos desenvolvidos apresentam potencial de aplicação em sistemas embarcados com recursos computacionais limitados, como dispositivos eletrônicos que integram processamento de imagens, permitindo aprimorar a qualidade visual com menor demanda de processamento.

Para o graduando Kauã Galvão de Macedo, a participação no congresso proporcionou a oportunidade de apresentar os resultados de sua pesquisa e conhecer novas abordagens científicas. “Foi uma ótima experiência, tanto pela oportunidade de apresentar minhas pesquisas desenvolvidas na Ufac quanto pela troca de conhecimentos com pesquisadores de outras instituições”, afirmou.

Segundo Kauã, as discussões realizadas durante o evento possibilitaram o contato com técnicas que poderão contribuir para suas pesquisas e para os projetos desenvolvidos pelo Pavic-Lab, além de abrir oportunidades de colaboração científica.

O mestrando em Ciência da Computação Gustavo de Souza Ferreti também destacou a importância da experiência para sua formação acadêmica. “Tive a oportunidade gratificante de conhecer professores e pesquisadores com ampla trajetória no nosso campo, além de ouvir sobre suas vivências e receber orientações valiosas para aprimorar meu trabalho”, disse.

O Pavic-Lab desenvolve atividades de pesquisa voltadas ao processamento de imagens, ao aprimoramento da qualidade visual e à reconstrução tridimensional de ambientes e objetos. Após a participação no congresso, a equipe dará continuidade às pesquisas científicas, com novos experimentos e avaliações para aperfeiçoar os métodos, reduzir custos computacionais e ampliar as possibilidades de aplicação prática dos resultados.



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