Este estudio tiene como objetivo integrar un novedoso proceso de bio-purificación empleando una cepa modificada en el procesamiento posterior de caldos de fermentación de ácido láctico (LA) a partir de materias primas biológicas renovables de bajo costo. Se utilizó un caldo de fermentación de desechos de dulces y mezcla de digestato como materia prima biológica real. Una cepa modificada que cataboliza selectivamente las impurezas sin catabolizar el LA fue adaptada inicialmente a la materia prima biológica, seguida de experimentos en matraces agitados para demostrar el concepto de bio-purificación. Se realizó una ampliación de escala y validación en un biorreactor de banco, antes de desarrollar un proceso de bio-purificación de membrana semicontinuo (MBR). La bio-purificación de MBR fue evaluada con materias primas biológicas que simulaban permeados de ultrafiltración o nanofiltración. Se observó una eliminación incompleta de impurezas y un aumento de la obstrucción en el caso del permeado de ultrafiltración. Por el contrario, el permeado de nanofiltración fue tratado con éxito con la bio-purificación de MBR, logrando una baja obstrucción de membrana, eliminación del 100% de maltosa y ácido acético, y sin catabolismo de LA. La bio-purificación de MBR como paso de post-tratamiento en el procesamiento posterior de LA se demostró como una tecnología prometedora para aumentar la pureza de las soluciones de LA.