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Aspectos básicos de los filtros para productores de alimentos y de bebidas

Por Richard Juskowiak, Filtración de procesos de Donaldson

Como fabricante de alimentos o bebidas, debe cumplir con la Ley federal de modernización de la inocuidad de los alimentos (FSMA), para ello, debe desarrollar un plan de análisis de riesgos y puntos críticos de control (HACCP) o un plan de análisis de peligros y controles preventivos basados en riesgos (HARPC). Tal vez esté en pleno proceso de implementar actualizaciones en su planta. No existe un mejor momento para revisar el diseño de su sistema de filtración y, en última instancia, la seguridad de los alimentos.

Cuando examine su proceso y su instalación, preste atención a dos áreas principales donde se requiere filtración:

  1. Puntos donde se genera o introduce contaminación por primera vez, y
  2. puntos donde el proceso presenta una mayor exposición a riesgos.

En primer lugar, examine las fuentes de donde provienen sus servicios y donde se genera o almacena el vapor o gases como el nitrógeno y el aire comprimido. Esta área es una ubicación perfecta para contaminantes como el aceite, la humedad, los residuos y las bacterias, más aún si obtiene aire o agua de calidad cuestionable.

Planifique instalar un prefiltro en este lugar. Los elementos de aproximadamente 10 micras capturarán las partículas de mayor tamaño y entre el 95 % y el 98 % de todos los contaminantes, un nivel aceptable para aplicaciones industriales, como el lavado, la limpieza y la esterilización de equipos in situ (CIP/SIP). La prefiltración hacia arriba ayuda a reducir los costes de sustitución y las paradas al proteger los filtros de fibra fina de mayor precio presentes en su línea de proceso. Es posible que el agua de pozo o de río que arrastra una gran cantidad de residuos necesite una serie de prefiltros de 50, 20 y 10 micras, y el aire contaminado, más de un prefiltro de aire comprimido, especialmente si se usa en aplicaciones que entran en contacto con alimentos.

Ejemplo de plan de filtración para una planta procesadora de yogur

No toda la contaminación se puede evitar en el origen, por lo que el próximo paso es identificar puntos de control críticos en su línea de proceso, es decir, cualquier punto donde exista la oportunidad de recibir contaminación nueva, o cuando la entrada sea irreversible. Aquí, utilizará filtros de calidad estéril en el punto de uso, generalmente de 0,2 micras o menos. Algunos de estos puntos de control críticos son:

Depósitos de mezcla y almacenamiento. Bacterias indeseadas que puedan reproducirse fácilmente en estos lugares, además del oxígeno, que puede descomponer algunos productos. El nitrógeno inerte es una buena barrera para el depósito antes de agregar los ingredientes. Sin embargo, primero debe asegurarse de filtrar el nitrógeno para eliminar las posibles impurezas de los depósitos, compresores y mangueras.

Pasos intermedios e ingredientes. Cada vez que haya un nuevo paso o se introduzca un ingrediente en la línea de proceso, existe un riesgo de que penetre contaminación. Otros aditivos posteriores pueden ser aromatizantes o aderezos, conservantes o emulsionantes. En el caso de las gaseosas, es carbonatación con CO2. Considere el uso de filtros para cada ingrediente nuevo, y también para cada nuevo proceso de gas, vapor o aire involucrado.

Procesamiento final y envasado. Para eliminar cualquier contaminación superviviente, planifique agregar filtración al paso final del proceso. Por ejemplo, en el caso del agua embotellada, se recomienda usar un filtro de membrana final. El envasado en sí puede suponer un riesgo. Las envolturas y sellados que entran en contacto con el alimento o bebida se deben someter a vapor culinario para eliminar cualquier microbio adquirido durante el transporte o el almacenamiento.

Una vez que haya identificado las ubicaciones correctas para instalar los filtros, considere la calidad de sus equipos y la elección de elementos. Busque componentes que funcionen mal o que estén a punto de caducar, como compresores de aire, que son una fuente frecuente de fugas de aceite. Las tuberías y carcasas pueden escamarse o presentar grietas que atrapan materia descompuesta.

En la mayoría de las normas y disposiciones se especifica el uso de sistemas de acero inoxidable; pero si los componentes no poseen certificación 3-A, pueden presentar riesgos ocultos, como por ejemplo:

  • Soldaduras de mala calidad con áreas duras;
  • Una superficie con acabado micropulido en lugar de electropulido;
  • Juntas de tuberías con brida o rosca NPT en lugar de una conexión sanitaria, como las abrazaderas sanitarias Tri-Clamp®
Este símbolo indica que el equipo ha sido verificado por 3-A Sanitary Standards, Inc. de manera externa.

No confunda «Cumple con 3-A» con «Certificado 3-A». Solo los equipos certificados son sometidos a una verificación independiente para comprobar que poseen un diseño sanitario que reduce la cantidad de puntos en que se pueden albergar y multiplicar bacterias.

Las clasificaciones de los filtros también pueden causar confusión. Una clasificación de micras se refiere al tamaño de las partículas que el filtro está diseñado para atrapar. Eficiencia es el porcentaje de captura dentro de ese rango de micras. Necesita ambos datos para seleccionar los filtros correctos. Un filtro etiquetado como de 1 micra puede parecer seguro, pero puede que solo tenga una efectividad (o eficacia) del 85 %. Lo opuesto también puede darse. Un filtro de 10 micras que proporciona una eficiencia logarítmica de 5 (99,999 %) será demasiado fino para el prefiltrado. Los términos «absoluto» y «nominal» también son importantes. Un medio filtrante absoluto puede lograr una eficiencia del 99,98 % o más, mientras que un filtro nominal generalmente proporciona una eficiencia entre el 60 % y el 98 % con el mismo tamaño de micras.

Tres filtros de una micra pueden tener diferentes clasificaciones de eficiencia.

Una vez que haya analizado las clasificaciones y comprobado la certificación, puede pasar a considerar otros factores:

  • Capacidad de carga en profundidad (retención);
  • Cantidad de ciclos de esterilización que el filtro puede tolerar sin deteriorarse;
  • Con cuánta frecuencia se debe cambiar el filtro (durabilidad del filtro); y
  • caudales, relacionados directamente con el coste de energía.
Filtro «melt-blown» tradicional (derecha) en comparación con un filtro de cartucho plisado (izquierda)

Todos estos factores de rendimiento contribuyen al coste total de propiedad. Un filtro de cartuchos plisados para líquido que tiene un coste inicial más alto puede durar más y ahorrarle costes con el tiempo, en comparación con un filtro «melt-blown» común.

La clave para una filtración segura y rentable es determinar la eficiencia correcta con el tamaño correcto de micras in situ. Cada proceso es único, pero un mapa de filtración planificado es una buena manera de empezar. Donaldson ha desarrollado diversos mapas de diseño de filtración para aplicaciones específicas del sector alimentario y de bebidas, todos gratuitos y disponibles para su descarga:

También podemos ayudarle a desarrollar un plan de filtración personalizado para sus instalaciones.

¿Tiene más preguntas?

Richard Juskowiak es especialista en asistencia de productos de Donaldson Company, Inc. en el grupo de Filtración de procesos. Se encarga de concretar soluciones técnicas que requieren los elaboradores y trabaja con los ingenieros para presentar soluciones para aplicaciones difíciles.
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