Aire estéril: qué es y cuál es su importancia

Si se pregunta: «¿Cuál es la función de los filtros de aire en sus plantas de producción de alimentos y bebidas?» lo normal sería responder que sirven para eliminar la suciedad o el polvo. Los más observadores incluso podrían sugerir que se encargan de eliminar aerosoles de agua y aceite.

Si bien estas respuestas son correctas, probablemente lo más importante cuando el aire entra en contacto directo o indirecto con los alimentos, es eliminar los microorganismos que se transportan en él. Estas entidades microscópicas pueden ser completamente inofensivas, o pueden ser mortales si se cumplen ciertas condiciones. Por coincidencia, un compresor de aire produce este ambiente «ideal» de humedad, calor y aceite que favorece el desarrollo de muchos organismos. Como es imposible saber en todo momento qué organismos se encuentran en un sistema de aire comprimido, es esencial implementar procesos de fabricación adecuados que protejan tanto al fabricante, como a los clientes.

Existen diversas organizaciones que establecen estándares, recomendaciones y prácticas recomendadas para mitigar el riesgo de que los productos se descompongan a causa de la contaminación por microorganismos. Estas recomendaciones de Donaldson se facilitan para proteger a sus productos, a sus consumidores y a usted mismo: Filtración, esterilización, supervisión y mantenimiento.

1. Filtración

Prefiltración

Los contaminantes que se encuentran presentes de forma natural en el ambiente se acumulan en el compresor, creando grandes concentraciones de partículas y bacterias muy difíciles de filtrar. Además, la acción mecánica del compresor introduce aún más partículas y aerosoles de aceite que se deben eliminar del aire. Cuando el aire se enfría en el depósito receptor, generalmente gana un 100 % de saturación con vapor de agua que forma condensación. Esta condensación se arrastra aguas abajo en pequeñas gotas aerosolizadas que sobrecargan y dañan los secadores refrigerados y de desecante, si no se eliminan con un separador de arrastre y un prefiltro coalescente. Donaldson ofrece un separador ciclónico y también un filtro coalescente para la prefiltración.

Secado

Después de salir de los prefiltros, se trata el aire para eliminar los aerosoles de aire/aceite y las partículas de un tamaño >5 micras. 

Sin embargo, el aire sigue estando saturado y cualquier enfriamiento provocará condensación.

Con el tiempo, la condensación incrementará notablemente el coste con problemas como la corrosión y la congelación. La interacción de agua líquida y aceite también genera estas ciertas condiciones que favorecen la colonización bacteriana.

Es más fácil y seguro detener el crecimiento de los microorganismos que atraparlos una vez consumados. Las dos maneras más comunes de reducir la concentración de vapor de agua y aceite son a través de un secador refrigerado o adsorbiendo el vapor con un secador de adsorción. Donaldson recomienda usar un secador de desecante regenerativo sin calor, como el Ultrapac™ Smart. Este secador utiliza un material adsorbente higroscópico que se renueva mediante un proceso de regeneración sin calor. De esta forma, es posible obtener un ahorro considerable en costes operativos contra los que los secadores refrigerados y de regeneración de calor no pueden competir. Además, Ultrapac Smart contiene tanto un prefiltro para proteger el desecante contra la contaminación como un posfiltro para proteger el equipo por debajo.

Filtración en el punto de uso

(serie DF, serie P-EG y serie PG-EG de Donaldson)

Ahora que el aire está relativamente limpio y no contiene agua o aceite aerosolizados ni partículas de gran tamaño, está listo para la filtración final antes de que el aire o una superficie entre en contacto con el producto. La filtración en el punto de uso es importante dado que la filtración anterior no está diseñada para eliminar las bacterias con una tasa de retención absoluta. Además, puede haber sarro o contaminantes en las tuberías entre los prefiltros y el filtro en el punto de uso. La energía cinética es proporcional a la velocidad al cuadrado, de modo que incluso las partículas pequeñas pueden tener energía suficiente para dañar e incapacitar un filtro de aire estéril a alta velocidad. Donaldson recomienda utilizar un filtro coalescente de calidad M o S y un filtro de carbón activado. El filtro de carbón activado adsorbe varios compuestos (como vapor de hidrocarburo, perfume, cítricos, ácido sulfúrico, tolueno y metanol), que pueden afectar el olor o el sabor del producto final.

Por último, se encuentra el filtro de aire estéril. El filtro de aire estéril de Donaldson está diseñado específicamente para eliminar más del 99,99998 % de los contaminantes de un tamaño equivalente al de las bacterias.

El estándar ASTM F838 aceptado en el sector utiliza «pseudomonas diminuta» (ATCC 19146) como organismo objetivo, con un diámetro promedio de 0,3 micras. Un filtro de calidad estéril produce una filtración estéril cuando se enfrenta a bacterias de 1,0 x 107 por cm².

Esto es importante en parte, ya que los fabricantes de filtros a veces califican sus filtros estériles a 0,01 micras. La ciencia de la filtración demuestra que, en realidad, para la mayoría de filtros es más sencillo capturar partículas de 0,01 micras que de 0,2 micras y, por eso, Donaldson califica sus filtros estériles a 0,2 micras. El filtro para aire estéril P-SRF de Donaldson posee un rendimiento del 99,99998 % o más en la eliminación de partículas de 0,2 micras o inferiores.

2. Esterilización

(Filtros para vapor P-GS y P-GSL N de Donaldson)

Hasta ahora hemos explicado dos métodos para controlar los microorganismos. El secado elimina el agua necesaria para que haya vida. La filtración elimina el aceite del cual se alimentan las bacterias, así como las propias bacterias. Mientras las bacterias queden atrapadas en el filtro, y mientras el suministro de aire en el punto de uso esté seco, las bacterias son esporas inactivas. Sin embargo, si se dan ciertas condiciones, pueden reactivarse. En tal caso, las bacterias pueden crecer a través del medio filtrante y llegar a un producto o proceso que esté más abajo

Una manera de protegerse de este riesgo es esterilizar los filtros de aire estéril con vapor o autoclave. El calor de estos procesos provoca reacciones intracelulares irreversibles que deshabilitan a los microorganismos de forma permanente. Dado que las instalaciones suelen contar con vapor disponible para esterilizar líneas y depósitos, es conveniente usarlo para esterilizar también filtros y carcasas. El vapor saturado es ideal para la esterilización de filtros porque libera su calor a una temperatura constante, y este calor se utiliza para desnaturalizar las proteínas intracelulares de los microorganismos e inhabilitarlos. Es igualmente importante filtrar también el vapor. Donaldson ofrece dos tipos diferentes de filtros de vapor para producir vapor culinario: el filtro de acero inoxidable sinterizado P-GS y el filtro de acero inoxidable plisado P-GSL N.

3. Supervisión

El filtro para aire estéril no genera una presión diferencial que indique cuando es necesario cambiar un filtro. Es importante realizar mediciones y registrarlas periódicamente para detectar la presencia de contaminación microbiana. Un modo es llevar a cabo pruebas de integridad de los filtros para aire estéril.

El tipo de filtro de aire estéril que se utilice determinará el tipo de prueba que se deba usar para comprobar la integridad del filtro. En el caso de los elementos filtrantes profundos (por ejemplo, P-SRF y P-SRF V), la integridad de los filtros se puede comprobar con una prueba de dispersión de aceite aerosolizado. En el caso de los filtros de membrana (por ejemplo, PP N), la integridad se verifica con pruebas de punto de ebullición o de flujo difusivo. Estos métodos de prueba deben usarse para todos los filtros de punto de uso con el fin de verificar que el aire que entra en contacto directo o indirecto con los alimentos sea limpio e inocuo.

4. Mantenimiento

Tras muchas horas de uso, los filtros se obstruyen con contaminantes. El medio filtrante se somete a enormes presiones y, en algún punto, la integridad del filtro puede verse afectada. Elegir la disposición adecuada de los filtros en serie secuenciales disminuye en gran medida la tendencia al bloqueo y permite proteger mejor la integridad de los filtros estériles y ahorrar de manera notable gracias a la disminución de los costes de mantenimiento con el tiempo.

Donaldson cuenta con intervalos de cambio de filtro recomendados documentados en programas de mantenimiento preventivo que puede seguir para asegurarse de proteger su proceso. La protección de su proceso, sus clientes y la reputación de su empresa podrían depender de ello.