AVANCES TECNOLÓGICOS EN PRODUCTOS DE IV GAMA Agosto de 2013 AGENDA Antecedentes y Conceptos Definiciones, características y denominaciones de los productos de IV Gama. Proceso Productivo e Innovaciones. Calidad. Conclusiones. ANTECEDENTES Y CONCEPTOS En el ámbito mundial, las hábitos alimentarios han cambiado de forma importante en los últimos 50 años. Existen muchos países y organismos internacionales que de forma permanente obtienen información acerca los aspectos que influyen en estos cambios. ANTECEDENTES Y CONCEPTOS Algunos aspectos que influyen en las nuevas tendencias: Mayor número de adultos independientes La mujer se incorpora al mundo laboral Menos tiempo en la cocina Más hogares con adultos mayores de 65 años Más hogares sin niños ANTECEDENTES Y CONCEPTOS Tendencias en relación al consumo de alimentos Productos de alta calidad y bajo valor energético Productos pobres en grasa Productos de larga conservación y que requieran poca elaboración Alimentos listos para su consumo Alimentación sana y natural: ingredientes naturales, alimentos libres de aditivos Dos tendencias de consumo predominante: SALUD Y COMODIDAD - + + Se consumen más precocinados QUESO funcionales LECHE exóticos CAFÉ ecológicos SOPAS GRASAS ANIMALES Se consumen menos PAN Frutas y verduras de larga duración Además, algunos estudios de preferencias del consumidor, muestran que en una media mundial, más del 50% de los consumidores se inclinan al consumo de productos novedosos. Aproximadamente 2/3 de estos consumidores adquieren y prueban un producto nuevo en cuanto sale al mercado y la tercera parte restante, termina con el tiempo comprándolo y consumiéndolo. Lo anterior sigue representando una excelente oportunidad para continuar con el crecimiento de la gama de productos conocidos como Mínimamente Procesados ¿Qué son los productos mínimamente procesados? CARACTERÍSTICAS: Productos elaborados a partir de fruta u hortaliza fresca Procesado suavemente (pelado, cortado) Sin aditivos o con aditivos naturales Características de calidad=producto fresco entero Alto valor nutricional Productos microbiológicamente seguros Envasado en atmósfera protectora Con una vida útil de 7 a 10 días Producto 100% utilizable Fáciles de preparar=conveniencia Facilitan el consumo de productos saludables DEFINICIONES Frutas y verduras frescas obtenidas mediante la aplicación de varias operaciones unitarias de preparación (pelado, cortado, etc.) Con calidad y carácter similar al de los productos frescos (Wiley, 1999) Frutas y verduras cortadas frescos a baja temperatura para la venta mediante tratamientos suaves (partido, pelado, rallado, etc.) encaminados a mantener la calidad inicial y frescura (Cantwell, 2006). Frutas, hortalizas y/o plántulas que sufren uno o varios tratamientos suaves en su acondicionamiento y preparación para el consumo. El producto elaborado permanece vivo y conserva sus características organolépticas y valor nutritivo. (Artés, 2000) DEFINICIONES Productos vegetales, frutas y hortalizas frescos sin tratamiento térmico preparados, lavados y envasados que han podido ser objeto de troceado, corte o cualquier otra operación relativa a la integridad física del producto, listos para consumir o cocinar y destinados al consumo humano. El producto mantiene sus propiedades naturales y frescas, y se presenta lavado, troceado y envasado. Se envasa normalmente en bolsas, tarrinas o bandejas, comercializándose de forma individual y pueden incluir una sólo variedad o mezcla de variedades y especies (Afhorfresh, 2005). DENOMINACIONES Gama I Productos frescos enteros Gama II Productos en conserva (tratados térmicamente) Gama III Productos congelados Gama IV Productos mínimamente procesados Gama V Alimentos pre-cocinados Gama VI Productos texturizados, industrializables y con funcionalidad DENOMINACIONES Mínimamente procesados Minimally processed Parcialmente procesados Partially processed Preparados para consumir Ready to eat Preparados para cocinar Ready to cook Pre-cortados Pre-cut Pre-preparados Pre-prepared Frescos cortados Fresh-cut IV Gama ORIGEN Y DESARROLLO USA, 1975. Europa desde la década de los 80´s (España, Suiza y Alemania). Uruguay a partir del 2000. Características que impulsan su desarrollo: • Similares a los productos frescos. • Calidad. • Comodidad. • Economía de tiempo. • Ahorro de mano de obra. Las principales cifras del sector IV Gama hasta el año 2010 en España, muestran incrementos en ventas entre 5 y 6% anuales. Consideran además una reducción significativa del precio medio de ventas por kilo, situándose entre el 1 y el 2%. En este año, se vendieron más de 70 millones de kg (98% de hortalizas y 2% de frutas) Alcanzó un volumen de negocios de 200 millones de euros. Es así que se demuestra que el mercado de los frutos cortados está en constante expansión, sustentado su crecimiento en los cambios de estilo de vida que implica menor tiempo para preparar los alimentos. Cada vez hay más y mayor conciencia en el consumo de productos vegetales. Estos productos listos para consumir, reúnen las exigencias de los consumidores, por lo que representan una alternativa potencial de los productos frescos intactos (Gormy, 2002). Si bien los procesos de producción dependen de: la materia prima y producto final que desee obtener se Es posible describir un esquema general que considere las principales etapas y las operaciones realizadas en la mayoría de los procesos de elaboración de frutas y hortalizas mínimamente procesadas. PROCESO PRODUCTIVO Es de fundamental importancia que los establecimientos procesadores de este tipo de alimentos documenten sus procesos para garantizar la calidad e inocuidad de los productos(estandarización) Recepción de materia prima Almacenamiento Temperatura de refrigeración Selección y Clasificación Lavado del producto entero Pelado Agua 4°C Subproductos Reducción de tamaño Lavado y desinfección Agua + desinfectantes DIAGRAMA DE PROCESO Enjuague Secado Envasado Almacenamiento Distribucón y comercialización Salas de trabajo: 10°C Material de empaque Temperatura de refrigeración Recolección de la materia prima, transporte y recibo en planta. Calidad de la materia prima. Estado de madurez de los productos. Cosecha. Transporte rápido y cuidadoso. Conservación. Especificaciones generales de proceso Recepción de materia prima. Fundamental: inspección subjetiva (características como color, olor, textura, temperatura) Evaluación y control de los proveedores Asegurar la calidad óptima de la materia Almacenamiento. a temperaturas de refrigeración. Dependiendo de cada producto, los rangos más usuales son: -1 a 6°C 6 a 13°C 13 a 18 °C. Air cooling Hidrocooling Selección y clasificación. Obtener un producto final que cumpla con un estándar de calidad uniforme al momento de su comercialización. Selección: manual o mecánica Por peso Por tamaño Por forma Fotométrica Clasificación: Integración de factores: tamaño, forma, color, firmeza, magulladuras, superficies cortadas, alteración y solidez. Especificaciones generales de proceso Lavado del producto entero. Primer lavado que se realiza en el proceso y tiene como objetivo separar y eliminar las sustancias extrañas Eliminar la suciedad, restos de tierra, contaminantes físicos y reducir la carga microbiana, mediante la utilización de agua. Puede realizarse en forma manual o mecánica. Pelado. Separar la corteza o piel del vegetal. Es importante que durante el pelado el producto no sufra daños físicos ni químicos. Tipos de pelado que pueden implementarse en la elaboración de VMP, sin causar deterioro en las características sensoriales: Pelado con vapor Pelado mecánico - cuchillas Pelado mecánico - abrasión Pelado con vapor. Los vegetales son introducidos por lotes en un recipiente a presión que gira a una velocidad de 4 – 6 rpm, y al cual ingresa una corriente de vapor a alta presión (1500 kPa). La rotación permite que toda la superficie del vegetal sea tratada por el vapor y el tiempo durante el cual se expone al producto, debe ser determinado previamente. La elevada temperatura del vapor calienta rápidamente la superficie del producto, pero sin modificar sus características sensoriales (color, textura, etc.), ya que posee una baja conductividad térmica. Los equipos de pelado por vapor a presión presentan ventajas respecto a su capacidad de producción, bajo consumo de agua, escasa pérdida de peso y buen aspecto del producto al finalizar la operación. Pelado Mecánico Cuchillas: Presión de las frutas u hortalizas sobre cuchillas fijas o rotatorias. Proceso en seco Permite obtener un producto con superficie completamente lisa. Se aplica en zanahorias, pepinos para ensalada, papas, remolachas. Abrasión: Rodillos de carborundo (carburo de silicio artificial) o recipientes recubiertos por dicho material. Superficie abrasiva que arranca la piel, que es arrastrada por una corriente de agua. Presenta un bajo costo energético, escasa inversión inicial y proporciona un buen aspecto de los vegetales. Se aplica en papas, zanahorias, remolachas, entre otros. Reducción de tamaño. Cortado. Operaciones dirigidas a dar forma y tamaño definido . Consideración especial: daños mecánicos y modificaciones metabólicas y fisiológicas Consecuencias: rápido deterioro del tejido vegetal. Es necesario enfriar el producto hasta 4°C inmediatamente después del cortado. En la actualidad se comercializan distintos tipos de cortadoras automáticas en continuo o semicontinuo, que satisfacen las distintas necesidades Lavado y desinfección. Es una etapa crítica del proceso: influye directamente en la inocuidad y vida útil del producto final. Su objetivo es enfriar los vegetales luego de la etapa de corte y eliminar los exudados celulares que se producen y que pueden favorecer el crecimiento microbiano. Se emplea abundante agua clorada. Tipo de producto utilizado. Tiempo de Lavado. Temperatura del agua. Lavado en balsa con agitación. Lavado mediante ducha. El cloro y sus derivados son desinfectantes muy efectivos, tanto en higienización del producto como para desinfección del agua empleada en el proceso. Deben establecerse condiciones óptimas de control dosificación para maximizar la eficacia y reducir los efectos adversos de este compuesto. Por ejemplo, el riesgo medioambiental asociado al vertido de agua y posibles efectos negativos para la salud debidos a la formación de compuestos cancerígenos originados por la reacción del cloro con la materia orgánica presente en el agua. Innovaciones En los últimos años se han desarrollado nuevos sistemas de desinfección y agentes desinfectantes para Productos de IV Gama Tratamientos no térmicos o tecnologías suaves como : Luz UV la radiación ionizante ultrasonidos Innovaciones sistemas de desinfección Luz UV El uso de la tecnología UV con fines de desinfección involucra a la región ultravioleta del espectro electromagnético, con un rango de longitud de onda entre 100 y 400 nm. Éste puede subdividirse en: UV de onda corta UV-C entre 200 y 280 nm. Rango germicida UV de onda media UV-B entre 280 y 315 nm. UV de onda larga UV-A entre 315 y 400 nm. Innovaciones sistemas de desinfección A fin de lograr la inactivación microbiana, la exposición a la radiación UV debe ser al menos 400 J/m2 en toda la superficie del producto. Los factores críticos incluyen: transmisividad del producto configuración geométrica del reactor potencia la longitud de onda disposición física de la fuente de UV perfil de flujo de producto la trayectoria de la radiación. VENTAJAS DEL USO DE LUZ UV No produce alteraciones organolépticas en la mayor parte de los alimentos. La energía es el medio germicida, sin generar productos secundarios indeseables. El tratamiento no produce residuos químicos ni Radiación. Es efectivo para desinfección de diversas superficies. Es eficaz para la inactivación de muchos microorganismos. Es de fácil aplicación Bajo costo y mantenimiento. Innovaciones sistemas de desinfección Radiación ionizante: irradiación La irradiación de alimentos consiste en la exposición de estos a radiaciones ionizantes provenientes de una fuente permitida para tal efecto. Constituye una alternativa para reducir cargas bacterianas y reducir microorganismos patógenos Dentro de las áreas de aplicación para el procesado de alimentos se contempla su uso (a dosis limitadas) para prolongar la vida de anaquel en alimentos frescos. Innovaciones sistemas de desinfección Los propósitos de la irradiación son diversos y se clasifican en función de la dosis media requerida. Innovaciones sistemas de desinfección Fuentes de energía ionizante: Rayos Gamma provenientes de cobalto radioactivo 60Co. Rayos Gamma provenientes de cesio radioactivo 137Cs. Rayos X de energía no mayor de 5 mega electrón-volts Electrones acelerados de energía no mayor de 10 MeV Las investigaciones realizadas para alimentos mínimamente procesados a la fecha, involucran la aplicación de dosis bajas (menos de 1 kGy), que se emplean para retardar procesos biológicos y dosis medias (1-10 kGy), para reducir microorganismos patógenos y extender la vida útil. Innovaciones sistemas de desinfección La exposición a rayos gama aumenta la «vida de refrigeración» de fresas, papas y ensaladas preparadas. Innovaciones sistemas de desinfección Desventajas Ventajas Evita o reemplaza los tratamientos químicos. Contribuyen a la desinfección de los productos Aumenta la seguridad para el consumo de alimentos Pérdidas de vitamina A, B y E. Altísima inversión inicial. Pueden producirse cambios organolépticos Los trabajos aún no son concluyentes. Innovaciones sistemas de desinfección Ultrasonido US Ondas similares a las sonoras pero frecuencias más altas (18kHz500 MHz). En medios biológicos estas vibraciones producen ciclos de compresión y expansión de forma alterna. Durante los ciclos de expansión los ultrasonidos provocan el crecimiento de las burbujas existentes en el medio o la formación de otras nuevas. Cuando éstas alcanzan un volumen en el que no pueden absorber más energía, implosionan violentamente, provocando microcorrientes, el colapso de las moléculas del líquido y, consecuentemente, inactivación microbiana por la ruptura en estructuras celulares. Este fenómeno es lo que se conoce como cavitación. Innovaciones sistemas de desinfección La mayor parte de los estudios sobre la aplicación de los ultrasonidos de alta intensidad como técnica de conservación han sido llevados a cabo a escala de laboratorio y no se ha realizado un escalado industrial. Otras Innovaciones Otras innovaciones durante la etapa de lavado y desinfección implican el uso de: agentes químicos desinfectantes como: ácido peroxiacético el ozono ácidos orgánicos (entre otros) fortificación Otras Innovaciones Tratamientos químicos Para la conservación de productos mínimamente procesados, pueden utilizarse determinados compuestos químicos. El empleo de antioxidantes para minimizar o prevenir las reacciones enzimáticas de pardeamiento, los cambios en la textura y el desarrollo de aromas y sabores desagradables permite prolongar la vida útil y aumentar la calidad de los productos. Lo mismo sucede con algunos antimicrobianos específicos para determinadas cepas. La acción conservadora depende de factores externos como la humedad relativa del ambiente, la temperatura, el pH, la carga microbiana inicial, la composición de la atmósfera de almacenamiento, etc. Por lo tanto es necesario comprobar mediante ensayos de laboratorio la efectividad que alcanzan cuando se los aplica a un vegetal en particular bajo condiciones específicas. Otras Innovaciones Antimicrobianos Ácido cítrico Inhibe el crecimiento bacteriano debido a que produce la quelación de los iones metálicos que son esenciales para el desarrollo microbiano. Puede utilizarse para prevenir el pardeamiento enzimático ya que actúa como agente quelante sobre el cobre de las enzimas PPO. Las concentraciones utilizadas para el ácido cítrico son normalmente de 0,1 – 0,3 % junto con un antioxidante a niveles de 100 a 200 ppm. Ácido benzoico (C6H5COOH). Su sal sódica es particularmente útil en productos con valores de pH por debajo de 4,6; se utiliza como agente antimicrobiano en frutas, jugos y otras bebidas a base de frutas. . Los benzoatos son más activos en alimentos con pH ácido más bajo y no tan eficaces en hortalizas poco ácidas (a un pH de 6,0 que es el normal de muchas hortalizas, sólo un 1,5 % del benzoato está disociado). Los benzoatos son más eficaces frente a mohos y levaduras que frente a bacterias. En el rango de pH entre 5,0 – 6,0 los benzoatos son eficaces para inhibir levaduras a concentraciones de 100 – 500 ppm, mientras que para mohos son efectivos en concentraciones de 30 - 300 ppm Otras Innovaciones Antimicrobianos Ácido propiónico . Su acción antimicrobiana (tanto del ácido como de sus sales sódicas y cálcicas) es similar a la del benzoato en su forma disociada. Debido a que tiene baja tendencia a la disociación, es útil en alimentos poco ácidos. Algunos estudios señalan que a concentraciones de 0,2 – 0,4 % de propianato se verifica el retardo en el crecimiento de mohos en higos y cerezas. Ácidos málico, succínico y tartárico. La actividad antimicrobiana de estos ácidos orgánicos se debe a que originan un descenso en el pH. Son eficientes como conservadores frente a algunas levaduras y bacterias. El ácido málico se encuentra naturalmente en una gran diversidad de frutas y en muchas hortalizas. Otras Innovaciones Antioxidantes y quelantes Ácido L – ascórbico Se utiliza en frutas y hortalizas para evitar el pardeamiento y otras reacciones oxidativas. Diferentes derivados del ácido ascórbico se usan como inhibidores de la PPO. Normalmente se añade junto con el ácido cítrico que tiende a mantener un pH ácido y actúa como quelante. El producto puede adicionarse en forma de tabletas u hojuelas, premezclado seco, como aerosoles líquidos o como compuesto puro. Es importante agregar el ácido ascórbico lo más tarde posible durante el procesado o conservación para que su concentración se mantenga elevada durante la vida útil del producto Otras Innovaciones Antioxidantes y quelantes Ácido eritórbico Este ácido y su sal sódica reducen fuertemente el oxígeno molecular. La mayoría de las investigaciones sugieren que presentan similares propiedades antioxidantes que el ácido ascórbico, por lo que económicamente es conveniente utilizar ácido eritórbico. La combinación con ácido cítrico se utiliza para prevenir la rancidez oxidativa y la decoloración de ensaladas de verduras o frutas. Otras Innovaciones La impregnación osmótica a vacío ha sido diseñada a fin de mantener las características del producto fresco, razón por la que se hace uso de una solución isotónica con valores de aw semejantes a los del producto fresco. Durante el proceso de impregnación a vacío, el producto es sometido al efecto de la aplicación de una presión reducida por un tiempo t1, mientras que el resto del tiempo t2 sufre un mecanismo de relajación causado por el establecimiento de la presión atmosférica. IMPREGNACIÓN OSMÓTICA Otras Innovaciones Existe ya información que la señala como una operación para incorporar ingredientes en una estructura sólida porosa donde el gas presente en los espacios intercelulares se comprime cuando el líquido exterior penetra como resultado de la acción capilar o por efecto combinado de la acción capilar y los gradientes de presión impuestos al sistema. Existen trabajos que reportan por ejemplo, la impregnación de frutas con β-caroteno mediante impregnación al vacío. Otras Innovaciones Fortificación: Vitaminas minerales y Enjuague Esta etapa se efectúa dependiendo del agente desinfectante utilizado, a fin de eliminar residuos de la superficie del producto. Debe realizarse con agua de proceso a temperaturas próximas a los 4°C. Secado. Operación esencial para garantizar un tiempo de vida útil aceptable de los productos. Dependiendo de las características del vegetal y del volumen de producción puede realizarse un secado centrífugo, o un secado convectivo por aire frío seco. • Secado. Otras Innovaciones Recubrimientos comestibles Funciones selectivas Otras Innovaciones Recubrimientos comestibles PROPIEDADES ACTIVAS Saborizantes, especias Antimicrobianos, agentes Encapsulación o antioxidantes, pigmentos, Transporte amortiguadores de luz, sales Otros aditivos alimentarios Mejora en la apariencia Color Mejoras en la Brillo resistencia Transparencia mecánica Tersura Adhesividad Protección Separación de alimentos en individual de porciones individuales pequeñas piezas del Empaques solubles para alimento predosificación de ingredientes del alimento y aditivos. Otras Innovaciones Recubrimientos comestibles Algunos ejemplos: Películas lipídicas en general: aplicación de películas de ácidos grasos. Películas diversas + compuestos antimicrobianos: muy diversos productos; por ejemplo, manzanas, melón, fresa, kiwi. Matriz 2% de alginato o 0.5 de goma gelana, con glicerol como plastificante y ácido cítrico como aditivo: en trozos de papaya favorece la firmeza. Matriz de CPS+caseína+pectina+agar, con glicerol como plastificante y CaCl2: en fresa reduce el crecimiento fúngico Envasado. Está destinado a proteger el producto terminado de daños físicos, químicos o microbiológicos durante su almacenamiento, distribución y comercialización. Para el diseño de los envases, en general se utilizan películas plásticas poliméricas. Los dos tipos de envases más utilizados son los preformados y los que se forman, llenan y sellan (form-fill-seal) en un equipo de envasado automático. Un factor importante en la elección del material de envase es su permeabilidad, ya que esto determinará cómo se modificará la atmósfera en el interior del envase. Debido a que los vegetales continúan respirando, dentro del envase se producirá una disminución en el contenido de O2 y un aumento del de CO2, lo que puede ocasionar un rápido deterioro del producto. Para evitarlo puede utilizarse la tecnología de envasado en atmósfera modificada, que consiste en reemplazar el aire atmosférico por una mezcla de gases, generalmente N2, O2 y CO2. Esto permite reducir la velocidad de respiración, la actividad metabólica, la pérdida de humedad del producto y previene el crecimiento de microorganismos. El envasado en atmósfera modificada debe realizarse teniendo en cuenta las exigencias específicas de cada producto, como son la tasa respiratoria del vegetal a envasar, la permeabilidad a los gases de la película polimérica, la relación entre la cantidad de producto y la superficie de la película y la temperatura de almacenamiento. La concentración de O2 siempre debe hallarse por encima del 1 % para evitar procesos de respiración anaeróbica y el desarrollo de microorganismos anaerobios. La concentración de CO2 tiene que ser lo suficientemente alta como para evitar la síntesis de etileno. En la actualidad se comercializa una gran variedad de materiales poliméricos de distinta permeabilidad que satisfacen los requerimientos y especificaciones de envasado de mínimamente procesados. Los más comunes son el LDPE y el PVC flexible. Almacenamiento Debe realizarse en espacios con óptimas condiciones de limpieza e higiene. Forzosamente debe usarse un sistema de refrigeración Distribución y comercialización. Se debe garantizar la integridad de la cadena de frío. Consideraciones importantes Es esencial controlar los procesos de producción y garantizar la calidad del producto, especialmente la microbiológica (uno de los factores de mayor atención). Deben establecerse productivo controlado. un proceso BPM´s Implementación continua. HACCP de sistemas de mejora En resumen: Los productos de IV Gama o mínimamente procesados continúan, como desde hace 30 años presentando un crecimiento sostenido. Existe una fuerte tendencia a la valorización de frutas y hortalizas regionales para ser comercializadas como de IV Gama. Las tendencias en las preferencias de los consumidores y sus hábitos alimenticios han permitido que este grupo de productos presente un importante incremento en su consumo en los últimos diez años. Los avances en la investigación tecnológica han aportado interesantes alternativas en sistemas de desinfección y/o en desinfectantes, que permiten hacer más sólido y sostenido su crecimiento. A pesar de las nuevas tecnologías de conservación que pueden ser empleadas para incrementar la vida útil de estos productos, el procesamiento de estos productos puede seguir siendo abordado de formas tradicionales y menos tecnificadas, manteniendo solo como requisito esencial el seguimiento puntual y rigorista de la BPM´s y observando siempre las características fisiológicas de las materias primas. El desarrollo de tecnologías suaves no-térmicas y efectivas, o su combinación, puede permitir ofrecer al consumidor frutos frescos cortados, microbiológicamente seguros, con valor nutricional y calidad sensorial lo más cercanos al producto intacto. Estos productos, almacenados a bajas temperaturas en combinación con atmósferas controladas y/o modificadas conservan su calidad comercial por períodos más prolongados (promedio 10 días) en comparación con productos en que no se aplica dicha combinación. Existe un potencial muy interesante en la producción de estos productos relacionado con su composición nutricional y su potencial antioxidante (atribuido a componentes bioactivos, esto último atribuido a componentes bioactivos tales como vitamina C y E, carotenoides y polifenoles, los cuales han sido fuertemente asociados a la prevención de ciertas enfermedades crónico-degenerativas, aunque son necesarios aún muchos estudios. Las frutas fortificadas son una alternativa novedosa con gran expectativa desde la investigación para su logro a nivel industrial. Muchas gracias por su atención REFERENCIAS Artés, F. (2000). Aplicación del frío a los alimentos. Madrid, España: Mundi Prensa. Artés, F. y Artés-Ddez, F. 2000. 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