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Microfiltración industrial: qué es, cómo se diseña el tren y qué medir en planta

Filtración04/08/202611 min de lectura

La microfiltración industrial es la separación de un líquido a través de una membrana o de un medio poroso que retiene partículas y microorganismos y deja pasar lo disuelto de menor tamaño, como azúcares y sales. La IUPAC la define como el proceso de membrana impulsado por presión que rechaza las partículas y macromoléculas disueltas de más de 0,1 µm [1]. En alimentación y bebidas es la etapa que retiene la turbidez fina y los microorganismos de alteración antes del llenado.

En filtración frontal con cartuchos, funciona cuando se plantea como un tren de etapas, en el que una o dos de prefiltración se quedan con la carga y la membrana final retiene los microorganismos. Si todo recae en el último cartucho, se colmata pronto y el coste por litro sube. En PSF somos distribuidor autorizado de Sartorius y diseñamos y montamos bancadas de microfiltración para embotellado.

Microfiltrar no siempre es esterilizar. En la fabricación de medicamentos estériles, un filtro de grado esterilizante suele tener una clasificación de 0,2 µm o menos y se valida con una bacteria de reto [2]. En vino, el Código Internacional de Prácticas Enológicas de la OIV distingue la filtración clarificante, que busca la limpidez, de la esterilizante, que busca la estabilidad biológica retirando microorganismos. Para esta última admite placas especiales o membranas con un diámetro medio de poro de 0,65 µm como máximo [3]. El micraje final se elige como contamos en filtros absolutos, y cómo se demuestra que cada lote sale seguro, en filtración sanitaria.

Qué es la microfiltración industrial y en qué se diferencia de la ultrafiltración

Las cuatro técnicas de membrana que se citan en la industria se distinguen por el tamaño de lo que retienen, y la terminología de la IUPAC fija los límites [1].

Técnica	Qué retiene, según la IUPAC	Para qué se usa en alimentación y bebidas	Cuándo no es lo que necesita
Microfiltración	Partículas y macromoléculas de más de 0,1 µm	Clarificación fina, retención de levaduras y bacterias, protección y filtración final antes del llenado	Cuando hay que separar moléculas disueltas o sales
Ultrafiltración	Partículas y macromoléculas de entre unos 2 nm y 0,1 µm	Concentración o separación de proteínas y otras macromoléculas	En vino o cerveza, cuando solo se busca limpidez o estabilidad microbiológica: retendría componentes del producto que interesa conservar
Nanofiltración	Partículas y moléculas disueltas de menos de unos 2 nm	Separación selectiva de iones y moléculas pequeñas, sobre todo en agua	Cuando el objetivo es retirar partículas o turbidez
Ósmosis inversa	El disolvente atraviesa la membrana contra la presión osmótica y los solutos se quedan	Agua de proceso de alta pureza y desalación	Cuando el objetivo es retirar partículas o turbidez

Cómo retiene una membrana y cómo un medio de profundidad

Una membrana retiene en su superficie lo que no cabe por sus poros, con una retención definida que se comprueba con un test de integridad. Un medio de profundidad retiene dentro de su espesor, por atrapamiento y adsorción, y aguanta más carga antes de colmatarse. El tren combina los dos:

Profundidad de polipropileno. Sartopure: varias capas de polipropileno plisado para retirar partículas y proteger los equipos, de 0,45 a 50 µm y con limpiezas químicas entre pH 1 y 12 [4].
Profundidad adsorbente. Sartopure GF Plus: dos capas de fibra de vidrio con retención mecánica y adsorción, para líquidos con coloides, lípidos y agregados de proteína, en 0,65 y 1,2 µm [5].
Membrana final. Vinosart PS, para vinos y espumosos: membrana asimétrica de polietersulfona de una capa, en 0,45 y 0,65 µm [6].

Cuatro cartuchos plisados de prefiltración de distintas longitudes, de pie y ordenados por tamaño

Microfiltración frontal y tangencial

En la filtración frontal (dead-end), la única salida del líquido es atravesar la membrana [1], así que lo retenido se acumula y la presión diferencial sube hasta que toca regenerar o cambiar el elemento. Es la de los cartuchos en carcasa, la habitual antes del llenado.

En la filtración tangencial (cross flow), el producto se mueve en paralelo a la membrana [1] y el propio flujo arrastra lo retenido. El Sartoflow Compact de Sartorius usa módulos de fibra hueca de 0,2 µm [7]. Según el fabricante, evita la colmatación temprana, mantiene el rendimiento sin subir la presión y no necesita coadyuvantes de filtración [7]. Su capacidad va de 1.800 a 6.000 l/h con 6 módulos hasta 10.800 a 36.000 l/h con 36, en función de la composición y el pretratamiento del producto [7].

Criterio	Frontal (cartuchos en carcasa)	Tangencial (cross flow)
Cómo circula el producto	Atraviesa el medio filtrante	En paralelo a la membrana
Qué pasa con lo retenido	Se acumula y sube la presión diferencial	Lo arrastra el flujo; el equipo hace limpiezas intermedias cuando cae el caudal [7]
Carga que admite	Baja: necesita una prefiltración que la retenga antes	Alta: Sartorius lo plantea desde el primer trasiego tras la fermentación del vino [7]
Dónde está el coste	En los consumibles y en las paradas para cambiarlos	En la inversión del equipo y su automatización
Dónde encaja	Filtración final antes del llenado, agua y gases de proceso	Clarificación de productos cargados; Sartorius lo presenta como sustituto de centrífugas, filtros de tierras de diatomeas y filtros de placas [7]

En una bodega, la filtración tangencial puede encargarse de la clarificación y los cartuchos, de la filtración final. Como opción, Sartorius ofrece en el Sartoflow Compact un control continuo de la turbidez del filtrado. Si un módulo se daña, ese control detiene el equipo para no sobrecargar los cartuchos de la filtración final [7].

Equipo de filtración tangencial Sartoflow con módulos de fibra hueca verticales, depósito y cuadro de control sobre bancada de acero inoxidable

Cómo se reparte la carga en el tren de microfiltración

La membrana final suele ser la más cara y la más sensible a la carga, así que cada etapa anterior tiene que quedarse con su parte. Lo que retienen se traduce en más litros por cartucho al final. En la ficha de Aquasart PS, Sartorius indica que el rendimiento total de los filtros finales puede aumentar de forma notable con una prefiltración optimizada, y que con él baja el coste total de la filtración [8].

Etapa	Qué tiene que retener	Medio habitual	Ejemplo y lo que dice su ficha
Desbaste y clarificación	La carga gruesa y variable de cada lote	Placas y módulos lenticulares, módulos Jumbo o filtración tangencial	Se dimensiona con la turbidez real del producto
Prefiltración de partículas	Partículas finas que colmatarían la membrana	Profundidad de polipropileno	Sartopure: de 0,45 a 50 µm [4]
Prefiltración de coloides	Coloides, lípidos y agregados de proteína	Profundidad de fibra de vidrio adsorbente	Sartopure GF Plus: 0,65 y 1,2 µm [5]
Filtración final	Levaduras y bacterias de alteración	Membrana plisada de polietersulfona	Vinosart PS [6] y Sartocool PS [9] para bebidas; Aquasart PS, de 0,2 µm, para agua [8]
Gases en contacto con el producto	Microorganismos del aire que entra en depósitos y llenadoras	Membrana hidrófoba de PTFE	Sartofluor: 0,2 µm, para ventilación de tanques y de equipos de llenado [10]

Si el salto de micraje entre prefiltro y membrana es demasiado grande, la membrana recibe lo que el prefiltro no retiene; si el prefiltro es demasiado cerrado, el que se colmata es él. Cuándo conviene en vino un prefiltro de profundidad y cuándo uno de superficie lo explicamos en cartuchos de profundidad o de superficie, y los que suministramos están en cartuchos de prefiltración.

Escenario típico. Una planta pasa por su línea de siempre un producto con más coloides y, con el mismo tren y la misma membrana final, esta se colmata mucho antes. El prefiltro de polipropileno retiene partículas, pero los coloides lo atraviesan y acaban en la membrana. Antes de abrir el micraje final, que es perder seguridad, conviene revisar si falta una etapa adsorbente delante.

Qué cambia en la microfiltración de cada producto

La tabla resume lo que cambia de un producto a otro; el detalle de cada uno está en su artículo, enlazado en la última columna.

Producto	Qué se le pide a la microfiltración	Lo que más la complica	Dónde ampliar
Vino y espumoso	Estabilidad microbiológica en botella: Sartorius declara para Vinosart PS una retención total de las levaduras del vino [6]	Coloides y carga distinta en cada vino y cada añada	Filtración de vino antes del embotellado
Cerveza	Estabilidad microbiológica y vida útil: Sartorius indica que Sartocool PS suele ir después del filtro de láminas con ese fin y lo ha validado con un reto de Lactobacillus lindneri, con una retención de al menos 10⁷ bacterias por cm² [9]	Los β-glucanos, que se acumulan sobre la membrana y forman un gel que la colmata [9]	Filtración de cerveza
Agua embotellada y de proceso	Seguridad microbiológica comprobable: la integridad de Aquasart PS se puede verificar antes y después de cada uso [8]	Poca carga, pero la exigencia de integridad es alta	Paradas en plantas de agua embotellada
Refrescos	Seguridad microbiológica del agua de proceso y de los ingredientes, más que el brillo	Mucho azúcar y pocos conservantes: el producto es sensible a levaduras y mohos	Filtración de refrescos
Bebidas espirituosas	Abrillantado y estabilidad microbiológica antes del embotellado	Que el agua de dilución, que regula el grado final, llegue también filtrada	Bebidas espirituosas
Industria no alimentaria	Alargar la vida de baños de desengrase y taladrinas	Aceites y grasas que hay que separar sin vaciar el baño	Microfiltración de cubas de desengrase

La bancada donde se monta el tren y lo que tiene que controlar

Los cartuchos van en carcasas, y las carcasas, en una bancada con la bomba, las válvulas, los manómetros y la limpieza. Nuestras bancadas de microfiltración las diseña la oficina técnica de PSF y se montan en nuestro taller de Villarrobledo. La bancada manual puede comunicarse con la llenadora para gestionar los volúmenes. La ficha de la bancada automática [11] recoge:

Tres etapas de filtración; la final, de 0,45 o 0,65 µm absoluto, con un caudal máximo aproximado de 750 l/h por cartucho de 30".
Conducciones y carcasas de acero inoxidable 316L.
Test de integridad automático.
Control automático de la colmatación de todas las etapas.
Registro de datos.
CIP, carcasa para filtrar el agua de limpieza y doble válvula que separa la zona estéril.
Hasta 8 bar y 100 °C; categoría II o III de la Directiva 2014/68/UE de equipos a presión según el tamaño, y los Reglamentos 1935/2004 y 2023/2006 como normativa de materiales en contacto con alimentos.

Como 750 l/h es un máximo, una línea que embotella 4.500 l/h necesitaría al menos seis cartuchos de 30" en la etapa final; con el caudal recomendado de Vinosart PS, de unos 600 a 1.000 l/h por cartucho de 30" [6], en esta bancada saldrían entre seis y ocho. El número definitivo sale de la filtrabilidad real de su producto, que es lo primero que hay que medir, por ejemplo con un test de índice de colmatación.

Bancada automática de microfiltración de PSF con depósito, cuatro carcasas de acero inoxidable y pantalla táctil de control

Lo que debe cumplir y llevar cualquier instalación

Diseño higiénico. La guía de diseño higiénico de la EHEDG para la fabricación de alimentos advierte de que los equipos con un diseño higiénico pobre son difíciles de limpiar [12]; la bancada tiene que poder vaciarse del todo y no dejar zonas muertas.
Equipo a presión. La Directiva 2014/68/UE se aplica a los equipos con una presión máxima admisible superior a 0,5 bar [13]; nuestra bancada automática trabaja hasta 8 bar [11].
Materiales en contacto con el producto. No pueden ceder componentes en cantidades que pongan en peligro la salud o cambien de forma inaceptable la composición o el sabor del alimento, y los plásticos necesitan declaración de conformidad [14].
Medida en cada etapa. Manómetro a la entrada y a la salida de cada carcasa: sin presión diferencial por etapa no se sabe cuál trabaja de más.

Cómo saber si su microfiltración funciona

Que el filtro dure poco o que el caudal caiga a media tirada son síntomas, y la causa se encuentra con datos anotados por lote. Conviene llevar estos seis indicadores:

Indicador	Qué le dice	Si se desvía, mire primero
Presión diferencial inicial y final de cada etapa	Cuánta carga se queda en cada una	Si sube en la final y no en la anterior, el prefiltro no retiene lo que debería
Litros por cartucho o por regeneración	El rendimiento real del consumible	Cambios de producto, de lote o de prefiltro
Coste por litro filtrado	Consumible, paradas, agua de limpieza y producto perdido, juntos	Qué etapa pesa más, con el precio de cada cartucho dividido entre los litros que filtra
Turbidez a la entrada y a la salida	La carga que llega y lo que se retiene	La clarificación previa
Test de integridad	Que la membrana sigue cumpliendo su retención	Montaje, juntas y limpiezas fuera de ficha: Vinosart PS admite 5 bar de presión diferencial a 20 °C y 2 bar a 80 °C [6]
Análisis microbiológico después del filtro	La eficacia final del tren	La integridad del cartucho y la higiene de la línea después del filtro

Una presión que sube rápido con poca turbidez de entrada suele indicar coloides o un caudal excesivo. Si la turbidez de entrada varía mucho entre lotes, lo más probable es que el problema esté antes de la microfiltración. Y cuando los análisis fallan con el cartucho íntegro, hay que mirar la línea después del filtro.

Preguntas frecuentes sobre microfiltración industrial

¿Qué es la microfiltración industrial?

Es la separación de partículas y microorganismos de un líquido al hacerlo pasar por una membrana o un medio poroso. La IUPAC la define como el proceso de membrana que rechaza las partículas y macromoléculas disueltas de más de 0,1 µm, lo que incluye levaduras y bacterias y deja pasar lo disuelto de menor tamaño, como azúcares y sales. En alimentación y bebidas se usa sobre todo en la clarificación fina y en la filtración final antes del llenado.

¿Qué diferencia hay entre microfiltración y ultrafiltración?

El tamaño de lo que retienen. La microfiltración rechaza lo que pasa de 0,1 µm; la ultrafiltración baja hasta unos 2 nm y retiene también proteínas y otras macromoléculas. Por eso, en vino o cerveza no suele ser lo que se busca cuando solo hace falta limpidez o estabilidad microbiológica: retendría componentes del producto.

¿La microfiltración elimina las bacterias?

Sí, si la membrana tiene la retención validada para ese microorganismo, y eso se comprueba en planta con un test de integridad. En vino, la OIV admite como esterilizante la filtración con placas especiales o con membranas de 0,65 µm de diámetro medio de poro como máximo; en la fabricación de medicamentos estériles, los filtros esterilizantes suelen ser de 0,2 µm o menos.

¿Qué es mejor, la microfiltración frontal o la tangencial?

Depende de la etapa. La tangencial admite productos cargados y clarifica sin coadyuvantes de filtración; la frontal con cartuchos es la habitual en la filtración final antes del llenado. En muchas plantas trabajan las dos, una detrás de otra.

¿Por qué se colmata tan rápido el filtro final?

Lo más frecuente es que le llegue carga que debería haberse quedado antes: partículas, coloides o un lote más turbio de lo previsto. Se ve comparando la presión diferencial de cada etapa, y la solución suele estar en la prefiltración, no en abrir el micraje final.

¿Cuántas etapas necesita un tren de microfiltración?

Lo habitual es una etapa de desbaste o clarificación, una o dos de prefiltración y una membrana final. Nuestra bancada automática trabaja con tres etapas de filtración; el número definitivo depende de la carga y de la filtrabilidad de su producto.

¿De qué material son los filtros de microfiltración?

Las membranas finales que suministramos para bebidas (Vinosart PS, Sartocool PS y Aquasart PS) son de polietersulfona; los prefiltros de profundidad, de polipropileno o de fibra de vidrio; y los filtros de aire y gases, de PTFE hidrófobo. Todo lo que toca el producto tiene que cumplir la normativa de materiales en contacto con alimentos.

Fuentes

Koros, W. J., Ma, Y. H. y Shimidzu, T. (1996). Terminology for membranes and membrane processes (IUPAC Recommendations 1996). Pure and Applied Chemistry, 68(7), 1479-1489. doi.org/10.1351/pac199668071479
U.S. Food and Drug Administration. (2004). Guidance for Industry. Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing: Current Good Manufacturing Practice (apartado «Filtration Efficacy»). fda.gov
Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV). (2016). Código Internacional de Prácticas Enológicas (fichas 3.2.2 «Filtración» y 3.2.2.2 «Filtración esterilizante»). oiv.int
Sartorius. (2021). Sartopure®. Cartuchos filtrantes para reducción de partículas. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
Sartorius. (2020). Sartopure® GF Plus. Filtros de profundidad de adsorción. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
Sartorius. (2021). Vinosart® PS. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
Sartorius Stedim Biotech. (2021). Sartoflow® Compact. Proven Technology for Wine Filtration [folleto técnico]. psfiltracion.com
Sartorius. (2021). Aquasart® PS. Cartucho para la industria de alimentos y bebidas. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
Sartorius. (2020). Sartocool® PS 0,45 µm. Cartuchos de filtro de membrana para la filtración estéril de bebidas. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
Sartorius. (2020). Sartofluor®. Product Datasheet [ficha técnica en español]. psfiltracion.com
PSF Procesos y Servicios de Filtración. (s. f.). Ficha técnica. Equipo de microfiltración automática, modelo MA. psfiltracion.com
EHEDG. (2025). GL 8. Hygienic Design Principles (4.ª ed.) [ficha de la guía]. ehedg.org
Comisión Europea. (s. f.). Pressure Equipment Directive (2014/68/EU). single-market-economy.ec.europa.eu
Comisión Europea. (s. f.). Food contact materials: Legislation. food.ec.europa.eu

¿Su filtro final dura menos de lo que debería?

Cuéntenos qué filtra, qué caudal necesita y qué etapas tiene su línea. Le ayudamos a revisar la presión diferencial y los litros por cartucho de cada etapa y le proponemos el reparto de carga y los cartuchos Sartorius para su producto. Las fichas de todo lo que suministramos están en la página de distribuidor autorizado de Sartorius.

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