Aula_06_-_Irradiação_Alta_Pressão_Hidrostática_e_Campos_Eletricos

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Processamento de alimentos 
por irradiação, campos 
elétricos e alta pressão 
hidrostática
Oswaldo Kameyama
Instituto Federal do Sul de Minas Gerais
Campus Inconfidentes
Engenharia de Alimentos
TAL 120 – Conservação de Alimentos
Fundamentos
Padrão de Morte
� O critério de morte de um microrganismo é baseado em 
sua capacidade de se reproduzir, ou seja as células 
viáveis.
� Embora os microrganismos precisem entrar em contato 
com o agente antimicrobiano, eles não morrem 
instantaneamente, eles morrem em uma relação 
constante.
Fatores que influenciam a 
atividade antimicrobiana
� Tamanho da população inicial: quanto maior a população, 
maior o tempo para ocorrer a morte;
� Intensidade ou concentração do agente: quanto menor a 
intensidade ou concentração, maior o tempo;
� Tempo de exposição ao agente: maior o tempo, maior o 
número de células mortas;
Fatores que influenciam a 
atividade antimicrobiana
� Temperatura: em geral quanto menor a temperatura, maior 
o tempo para ocorrer a morte;
� Natureza do material que contem os microrganismos: a 
natureza varia a velocidade com quem um agente 
consegue penetrar e atingir o microrganismo;
� Característica dos microrganismos que estão presentes: 
cada microrganismo tem uma sensibilidade maior ou 
menor por um determinado agente, por isso é importante 
conhecer quais os microrganismos que se deseja eliminar.
Irradiação de Alimentos
Irradiação
Radiação
� Radiações são partículas ou ondas eletromagnéticas que
possuem comprimento de onda, propagam com uma
determinada velocidade, contém energia, carga elétrica e
magnética.
Figura 1 – Esquema do processo de emissão de partículas
radioativas
Radiação
� Conforme a quantidade de energia que cada tipo de
radiação libera pode ser classificada como:
 Radiação não ionizante
 Radiação ionizante
� A Tabela 1 mostra os tipos de radiação que podem ser
geradas por fontes naturais ou por dispositivos
construídos pelo homem.
Radiação
Espetro de Radiação Eletromagnética 
Região Comp. Onda 
(Angstrons) 
Comp. Onda 
(cm) 
Freqüência 
(Hz) 
Energia 
(eV) 
Rádio >109 >10 >3.109 <10-5 
Microondas 109-106 10 – 0,01 3.109 – 3.1012 10-5 – 0,01 
Infravermelho 106 - 7000 0,01 – 7.10-5 3.1012 – 4,3.1014 0,01 – 2 
Visível 106 - 7000 7.10-5 – 4.10-5 4,3.1014 – 7,5.1014 2 – 3 
Ultravioleta 7000 - 4000 4.10-5 – 10-7 7,5.1014 – 3.1017 3 – 103 
Raios-X 10 - 0.1 10-7 – 10-9 3.1017 – 3.1019 103 – 105 
Raios Gama < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105 
 
Tabela 1 – Tipos de radiações, seus comprimentos de ondas, 
freqüências e energia.
Irradiação
� Irradiação é o processo de aplicação de energia radiante
a um alvo específico, no nosso caso, um alimento.
� A irradiação é o processo segundo o qual determinado
material é submetido ao tratamento pela radiação - pode
ser ionizante ou não, dependendo da sua energia.
� O tratamento por irradiação do alimento, portanto, não
torna o alimento radioativo.
Figura 2 – Símbolo que identifica alimentos 
irradiados
Radiação não ionizante: 
Luz ultravioleta
� A região ultravioleta do espectro estende-se abaixo de
450nm de comprimento de onda.
� O comprimento mais efetivo para a destruição dos
microrganismos é 260nm (absorção pelo ácidos
nucléicos) .
 Esta valor está dentro da faixa que caracteriza a luz
ultravioleta como UV-C
 Abaixo dos 200nm a energia é absorvida pelo oxigênio
atmosférico, não sendo portanto efetiva para a destruição de
microrganismos.
� O maior valor da ação antimicrobiana da radiação
ultra-violeta, está na sua aplicação para destruir os
microrganismos suspensos no ar ou expostos em
superfícies.
Radiação não ionizante: 
Luz ultravioleta
� Deve-se evitar o uso de U.V. em alimentos:
 Gordurosos, pois a radiação acelera o desenvolvimento de
sabores rançosos, já que catalisa a oxidação dos lipídeos;
 Leite e produtos de laticínios;
 Vegetais verdes, pode deixar manchas de descoloração nas
folhas.
� Implicações à Saúde Pública:
 A sua aplicação envolve riscos para o operador,
especialmente na pele e olhos.
 Se as lâmpadas produzem emissões abaixo de 200nm, há a
possibilidade da produção de ozônio que é tóxico ao homem,
e produz também aceleração da oxidação das gorduras.
Radiação não ionizante: 
Luz ultravioleta
� Mecanismo de ação : formação de dímeros de pirimidina, 
principalmente timina, que inibem a formação de novas 
cadeias de DNA
� Com relação à susceptibilidade das diferentes espécies, 
não existe informação complementar.
 Sabe-se que em geral, os gram-negativos não esporulados 
são destruídos mais facilmente pela U.V.
 Staphylococcus e Streptococcus requerem 5 vezes mais 
energia que os gram-negativos,
 Esporos 10 vezes mais; esporos de fungos 50 vezes mais e 
vírus, mais ainda. 
 As leveduras têm uma resistência similar às bactérias
Radiação não ionizante: 
Luz ultravioleta pulsada
� Processo comum : luz lâmpadas de baixa pressão que
produzem radiação por volta de 254nm.
� Luz pulsada (PLP): aplica pulsos rápidos e intensos de luz
de amplo espectro, entre 200 a 1100 nm, com
predominância de raios UV-C (200 a 280 nm).
� Mecanismos de ação : há evidencias de um efeito
adicional ao da UV-C, que seria um mecanismo
fototérmico, com um superaquecimento momentâneo pela
absorção de luz.
� Quanto maior a transparência maior eficiência, contudo
testes indicam resultados promissores para sucos, ovos e
alimentos infantis (MA et al., 2011; HIERRO et al., 2009;
CHOI et al., 2010).
Radiação Ionizante
� Radiações ionizantes são aquelas cujas energias são
suficientemente altas para desalojar os elétrons dos
átomos e moléculas, convertendo-os em íons.
� Os tipos de radiações utilizados no tratamento de materiais
se limitam aos raios X e gama de alta energia e também
elétrons acelerados .
Radiação Ionizante
� O processo consiste em submetê-los, já embalados ou a
granel, a uma quantidade minuciosamente controlada
dessa radiação, por um tempo prefixado e com objetivos
bem determinados.
� Quando a matéria é atravessada pela radiação ionizante,
pares de íons são produzidos e átomos e moléculas são
excitados, havendo absorção de parte dessa energia
transferida. Estes pares de íons podem ter energia
suficiente para produzir novas ionizações e excitações.
Estas ionizações são as responsáveis pelos efeitos
biológicos das radiações.
Radiação Ionizante
� Os materiais para radiação de alimentos são provenientes 
de duas fontes: radioativa e mecânica:
 Radioativa : cobalto-60 e césio-137;
 Mecânica : radiações provenientes de aparelhos aceleradores 
de elétrons.
� Gray (Gy) é a unidade utilizada para medir a quantidade de 
radiação nos processos de irradiação, onde 1 Gy equivale 
a absorção de 1 J por cada 1 kg de alimento
 Ou ainda pode ser utilizada a unidade RAD, na qual 1 RAD 
equivale a 100 Gy.
� Organização da Agricultura e Alimentos (FAO) recomenda 
dose de até 10 KGy, pois esta dose não oferece efeito 
negativo sob o ponto de vista nutricional e toxicológico nos 
alimentos
Radiação Ionizante: 
Legislação Brasileira
� No Brasil a legislação permite o uso da irradiação em
alimentos desde a década de 50, desde que respeitados
os limites mínimos para atingir o seu objetivo e o máximo
que não produza danos ou perdas nutricionais aos
alimentos.
� A irradiação é regulamentada pela Resolução n.21 da
ANVISA (D.O.U. 26/01/2001).
 Determina, ainda, que alimentos irradiados sejam
identificados no rótulo com o símbolo de identificação de um
alimento irradiado e o termo “Alimento tratado por processos
de irradiação”
Radiação Ionizante: 
Equipamentos
Figura 3 – Irradiador por radiação ionizante
Radiação Ionizante: 
Equipamentos mentos
Figura 4 – Maquete do processo de irradiação de alimentos
Radiação Ionizante: 
Equipamentos
Figura 5 – Irradiador por radiação ionizante
Radiação Ionizante:
Aplicação
� Os processos de irradiação de alimentos podem ser
divididos em:
 RADAPERTIZAÇÃO : Equivale a esterilização comercial,
deixando o alimento livre de patogênicos e dedeteriorantes.
São tratamentos mais intensos com doses elevadas (10 a 70
kGy).
 RADICIDAÇÃO : Doses intermediárias de (1 a 10 kGy),
destrói os não esporulados patogênicos de forma similar a
pasteurização, retarda a deterioração de carnes frescas,
controle de Salmonella sp, Shigella sp, Campylobacter sp,
Yersinia sp, Listeria sp, E.coli (principalmente, o sorotipo
E.coli O157:H7, comum em carne bovina), dentre outros,
deixando o produto livre de riscos de Saúde Pública.
 RADURIZAÇÃO : Utiliza doses baixas em média de (50 a
1000 Gy), reduz número de microrganismo para estender a
vida útil, e ter melhor qualidade.
Radiação Ionizante:
Aplicação
� De acordo com a dose de aplicação, a irradiação pode
duplicar ou triplicar o tempo de estocagem de produtos
alimentícios.
� Aplicações:
 Pode impedir a multiplicação de microrganismos
(bactérias e fungos) que causam a deterioração do alimento,
pela alteração de sua estrutura molecular;
 Reduzir as perdas naturais causadas por processos
fisiológicos (brotamento, maturação e envelhecimento ) em
frutas e legumes, através de alterações no processo
fisiológico dos tecidos da planta;
 Desinfestação de grãos, cereais, frutas e especiarias;
Radiação Ionizante: 
Equipamentos
Tipo de alimento Dose em KGy Efeito 
Carne, frango, peixe, marisco, 
alguns vegetais, alimentos 
preparados 
20 - 70 
Esterilização. Os produtos tratados 
podem ser armazenados à 
temperatura ambiente. 
Especiarias e outras frutas 8 - 30 
Reduz o número de 
microorganismo e destrói insetos: 
substitui produtos químicos. 
Carne, frango, peixe 1 - 10 
Retarda a deterioração, mata 
alguns tipos de bactérias 
patogénicas (Salmonela). 
Morangos e outras frutas 1 - 4 
Aumenta o tempo de prateleira, 
retarda o aparecimento e mofo. 
Grãos, frutas e vejetais 0,1 - 1 
Mata insetos ou evita sua 
reprodução. Pode substituir 
parcialmente os fumigantes 
Banana, abacate, manga, 
mamão e outras frutas não 
cítricas 
0,25 - 0,35 Retarda a maturação. 
Carne de porco 0,08 - 0,15 Inativa a Trinchinela. 
Batata, cebola, alho 0,05 - 0,15 Inibe o brotamento 
 
Tabela 2 - Tipos de alimentos irradiados, doses aplicadas
e os efeitos produzidos.
Radiação Ionizante
� A irradiação ionizante modifica quimicamente o DNA e o 
RNA, causando hidratação da citosina, quebra das pontes 
de hidrogênio (H) e formação de outras pontes nas 
estruturas helicoidais do DNA.
� Como conseqüência disso temos:
 Bloqueio da duplicação do DNA (caso o M.O. não tenha 
reparo);
 Paralisação de sínteses protéicas. O RNA mensageiro 
encontra uma modificação do código para o qual não existe 
RNA de transferência. 
 Tudo isto traz como conseqüência a inibição da 
REPRODUÇÃO � MORTE CELULAR
Radiação Ionizante: 
Desinfestação
� O processo de irradiação pode ser utilizado para eliminar
insetos e larvas em grãos e frutas, sendo que doses
inferiores a 1 kGy suficientes para a desinfestação
(FELLOWS, 2006).
� Segundo LOAHARANU (1995) citado por FELLOWS
(2006) o uso de irradiação no processo de desinfestação
tem como vantagem a não utilização de pesticidas como o
dibrometo de etileno e brometo de metila, evitando
contaminação de alimentos e problemas ambientais.
Radiação Ionizante:
Inibição do brotamento
� Perdas por brotamento podem ser evitadas pela
desativação das enzimas que provocam o processo de
germinação em vegetais.
� No Japão doses de 150 Gy já são utilizadas batatas desde
1973 (STEVENSON, 1990 citado por FELLOWS, 2006).
Radiação Ionizante:
Inibição do brotamento
Figura 6 – Diferenças entre alimentos não irradiados (controle) e
irradiados.
Radiação Ionizante:
Inibição do maturação
Figura 7 – Diferenças entre alimentos não irradiados (controle) e 
irradiados
Radiação Ionizante:
Controle de Microrganismos
Nível de radiação (RAD) Ação 
102 - 107 Destruição de Microrganismos 
3.106 Esporos 
5.104 Leveduras 
5.104 Fungos 
101 - 104 Bactérias gram-negativas 
102 - 103 Letal ao homem 
 1 RAD = 100 Gy
Tabela 3 – Níveis de aplicação de radiação para controle de 
microrganismos
Radiação Ionizante:
Alterações nos alimentos
� Proteínas
 Produz pouco ou nenhum efeito sobre a digestibilidade ou
composição de aminoácidos essenciais
 Doses acima da comercial quebra os grupos sulfidrilas de
aminoácidos provocando alteração de aroma e sabor.
� Carboidratos
 Carboidratos são hidrolisados e oxidados a compostos mais
simples, podendo ainda, conforme a dose utilizada, provocar
despolimerização facilitando a hidrolise enzimática.
 Não ocorrendo alterações significativas quanto ao valor
nutricional
Radiação Ionizante:
Alterações nos alimentos
� Lipídeos:
 Com relação aos lipídeos a irradiação gera oxidação 
igualmente àquelas produzidas por outros processos 
tecnológicos em alimentos, resultando em alterações 
desagradáveis de sabor e aroma;
 Podem produzir gordura trans
� Vitaminas:
 Para hidrossolúveis a ordem na perda de vitaminas é a 
seguinte: tiamina > ácido ascórbico > piridoxina > riboflavina 
> ácido fólico > cobalamina > ácido nicotínico.
 Para as vitaminas lipossolúveis a ordem de sensibilidade é: 
vitamina D > vitamina K > vitamina A > caroteno > vitamina E 
Radiação Ionizante:
Efeito na embalagem
� A radiação ionizando consegue penetrar na embalagem,
contudo os materiais da embalagens estão sujeitos à
alterações;
� Há possibilidade de formação de hidrocarbonetos de baixo
peso molecular e polímeros halogenados que podem
migrar para o alimento.
Detecção de Alimentos 
Irradiados
� Diversos técnicas foram e ainda estão em 
desenvolvimento para detecção de alimentos irradiados;
� Essas técnicas se baseiam na detecção de produtos 
oriundos da irradiação, contudo as mudanças químicas, 
físicas e sensoriais são mínimas, sendo necessários 
aplicação de mais de uma método de detecção.
� Métodos:
 Físicos : espectroscopia de ressonância de spin de elétron e 
termoluminescência;
 Químicos : determinação de 2-aquil-ciclobutanonas;
 Biológicos : comparação de resultados de epifluorescência e 
contagem de aeróbios que não deve passar de 104.
Alta Pressão 
Hidrostática
Alta pressão hidrostática
� Este tratamento consiste em aplicar pressões superiores à 
100 MPa, podendo chegar até 900 MPa com a finalidade 
de destruir microrganismos e, também, retardar a ação de 
enzimas.
� A pressão é aplicada isostaticamente (todas as direções) 
de forma a evitar deformações nos alimentos;
� É um forma de tratamento adequada para produtos 
termossensíveis.
Alta pressão hidrostática
� O primeiro registro do uso dessa tecnologia data de 1899,
quando foi demonstrado por Bert Hite, que pressões de
658 MPa pro 10 minutos aplicados em leite e outros
alimentos aumentavam a vida útil desse produtos.
� Avanços em embalagens, materiais e equipamentos
permitiram a aplicação industrial.
 Em 1990 os primeiros produtos processados por essa
tecnologia são comercializados no Japão.
 Atualmente produtos com essa tecnologia são
comercializados nos Estados Unidos e Europa.
� As vantagens e limitações do seu uso estão apresentados
na Tabela 4.
Alta pressão hidrostática
Tabela 4 – Vantagens e Limitações do processamento à alta 
pressão.
Fonte: Adaptado de FELLOWS, 2006 e AZEREDO & BRITO, 2012.
PROCESSAMENTO NO CONTÊINER 
Vantagens Limitações 
• Aplicável à alimentos sólidos e líquidos • Manipulação complexa de materiais 
• Risco mínimo de contaminação pós-
processamento 
• Pouca flexibilidade para escolha da 
embalagem 
• Não necessários grandes desenvolvimentos • Muito tempo ocioso dos vasos de pressão 
• Fácil limpeza • Desnaturação protéica pode causar alterações 
de textura 
• Fácil limpeza • Enzimas, muitas indesejáveis como a 
polifenoloxidase, resistem ao processo 
PROCESSAMENTO À GRANEL 
Vantagens Limitações 
• Manipulação simples • Adequado apenas para alimentos bombeáveis 
• Maior flexibilidade na escolha da embalagem • Potencial contaminação pós-processamento 
• Maximo de eficiência de uso (>90%) • Componentes devem ser adequados à limpezae design asséptico 
• Mínimo de tempo ocioso • Desnaturação protéica pode causar alterações 
de textura 
 • Enzimas, muitas indesejáveis como a 
polifenoloxidase, resistem ao processo 
 
Alta pressão hidrostática
� Mecanismo de ação :
 Mudança da permeabilidade das membranas celulares,
devido a cristalização dos fosfolipídeos;
 Modificação nas trocas iônicas;
 Desnaturação protéica e inibição da atividade enzimática;
 Desestabilização do sistema de replicação do DNA;
Alta pressão hidrostática
� A efetividade do processo depende:
 Tipo de microrganismo : quanto maior a complexidade do 
microrganismo maior será a sensibilidade. Bactérias gram-
positivas em coccus são mais resistentes;
� Esporos são muito resistentes, esporos de Clostridium botulinum 
estão entre os mais resistentes.
 Característica do alimento : alguns carboidratos e lipídeos 
podem exercer função protetora contra a ação da alta 
pressão, já pH ácido ajuda na eficiência do processo;
 Condições de tratamento : normalmente a letalidade 
aumenta com o aumento da pressão e tempo de processo. 
� O aumento da temperatura a valores de 45-50ºC aumentam o 
efeito.
� Tratamentos oscilatórios apresentam maior eficiência que 
tratamentos contínuos.
Alta pressão hidrostática
Microrganismo Pressão 
(MPa) 
D 
(min) 
T 
(ºC) 
Meio 
Clostridium pasteurianum 700 2,4 60 n.i. 
Clostridium pasteurianum 800 3,4 60 n.i. 
Listeria monocytogenes 150 84,4 4 Leite cru 
Listeria monocytogenes 300 26,6 4 Leite cru 
Listeria monocytogenes 414 2,17 25 n.i. 
Staphylococcus aureus 200 211,8 20 n.i. 
Staphylococcus aureus 250 15 20 n.i. 
Staphylococcus aureus 350 2,6 20 n.i. 
Sacharomyces cerevisae 350 0,64 n.i. Suco de laranja 
Sacharomyces cerevisae 500 0,02 n.i. Suco de laranja 
 
Tabela 5 – Comparativo da resistência à pressão hidrostática entre
microrganismos
n.i. – não informado
Fonte: Adaptado de CAMPOS, DOSUALDO e CRISTIANINI, 2003.
Alta pressão hidrostática:
Equipamentos
Figura 9 – Representação esquemática de uma unidade de tratamento
de alta pressão.
Alta pressão hidrostática:
Equipamentos
Figura 9 – Unidade de tratamento de alta pressão.
� Em geral pressões acima de 300 MPa à temperatura 
ambiente causa desnaturação irreversível sobre enzimas.
� Exemplos:
 Pectina Metil Esterase (PME) , é responsável pela 
desestabilização de sucos de laranja, gelatinização de 
concentrados e perda de consistência de produtos de tomate.
� A PME de suco de laranja poder ser parcialmente inativada 
(>90%) a 600 MPa, já a do tomate é mais resistente.
 Polifenoloxidase (PPO) , produz escurecimento enzimático 
em frutas e vegetais. 
� A sua inativação depende o produto na qual se origina. A PPO 
de batata requerem pressões de 800 a 900 MPa para reduzir a 
sua atividade.
 Peroxidase (PO) , causa mudanças prejudiciais no sabor 
durante estocagem, tem se mostrado a mais resistente.
� PO de vagem tem 88% de sua atividade reduzida com um 
tratamento 900MPa por 10 min.
Alta pressão hidrostática:
Efeito sobre enzimas
Campos Elétricos
Campos elétricos
� O processamento por campos elétricos, consiste na
aplicação de pulsos elétricos de curta duração (1 a 100µs)
e alta intensidade (20 a 80 kV/cm) em um alimento situado
entre dois eletrodos.
� Este processo diferencia-se do aquecimento ôhmico, onde
é aplicados voltagens menores e tempos maiores. No
aquecimento ôhmico a morte se dá pelo calor.
 No processo ôhmico há maior perda das propriedades
sensoriais, vitaminas e maior consumo de energia.
� A eficiência é maior quanto maior a intensidade, maior o
números de pulsos e maior a durações dos pulsos.
Campos elétricos
� Mecanismo de ação :
 Produção de um diferença de potencial na membrana, com 
conseqüente formação de poros e assim aumento da 
permeabilidade;
 Formação de produtos da eletrolise ou radicais livres 
altamente reativos;
 Rompimento do metabolismo pela oxidação induzida e 
reações de redução;
Campos elétricos
� Fatores que interferem na inativação microbiana:
 Parâmetros de tratamento : intensidade do campo elétrico,
tempo, temperatura e número de pulsos;
 Características do meio : densidade, viscosidade, pH,
atividade de água e condutividade elétrica;
� Presença de bolhas de ar produzem um efeito variável;
� Quanto menor a condutividade do meio e a diferença entre a
condutividade do meio e da membrana maior a eficiência;
 Características de microrganismos : dimensões, formato da
célula, etapa de crescimento e tipo de microrganismo.:
� Leveduras são mais sensíveis;
� Gram-negativas são mais sensíveis que gram-positivas;
� Esporos praticamente não sofrem ação de campos elétricos.
 Tipo de enzima : a ação sobre enzimas é variável.
Campos elétricos
Figura 8 – Inativação de Listeria innocua na fase de 
crescimento (▲) e na fase estacionária ( O ).
Campos elétricos
Figura 9 – Inativação de Escherichia coli em função da
intensidade do campo elétrico.
Campos elétricos
Vantagens Limitações 
Elimina células vegetativas Não afeta esporos 
Preserva características sensoriais (cor, aroma e 
sabor) 
Dificuldade de uso em materiais condutivos 
Nenhuma evidencia de toxicidade Adequado apenas para líquidos ou suspensões 
Tempo de tratamento relativamente curto Efetivo somente em combinação com calor 
 Questões regulatórias ainda à ser resolvidas 
 
Tabela 6 – Vantagens e limitações da aplicação de campos 
elétricos
Campos elétricos
� Aplicações:
 Pasteurização de suco de frutas;
 Pasteurização de leite.
 Pasteurização de ovos;
 Vinhos;
 Concentrados de tomates;
 Purês;
 Geléias;
 Descongelamento rápido.
Campos elétricos
Condições de processamento 
Produto Intensidade 
(kV/cm) 
Temperatura 
(ºC) 
Nº de 
pulsos 
Duração 
dos pulsos 
Inóculo 
Redução 
log (D) 
Suco de laranja 33,6-35,7 42 - 65 35 1 - 100 natural 3 
Suco de laranja 6,7 45 - 50 5 20 natural quase 5 
Leite 28,6 42,8 23 100 E.coli 3 
Leite 36,7 63 40 100 S. dublin 3 
Leite 22 45 - 50 20 20 L. brevis 4,6 
Ovo liquido 25,8 37 100 4 E.coli 6 
Sopa ervilha 25 - 33 53 - 55 10 - 30 2 
E.coli 
B. subtilis 
4,4 
 
Tabela 7 – Aplicação do campo elétrico em alimentos
Fonte: Adaptado de FELLOWS, 2006
Referencias bibliográficas 
consultadas
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