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Borosilicato, un vidrio seguro y sin tóxicos para la cocina

El vidrio borosilicatovidrio borosilicatado o simplemente borosilicato, es un tipo de vidrio a base de sílice y óxido de boro junto a proporciones variables de otros óxidos inorgánicos, como óxido de sodio y óxido de aluminio.

La característica principal del borosilicato es su bajo coeficiente de expansión térmica, por lo que es muy resistente al shock térmico. También tiene alta resistencia química y mayor resistencia mecánica que el vidrio común.

Todas estas propiedades lo hacen un material idóneo para el laboratorio, pero también para la cocina, ya que no interacciona con los alimentos y soporta el calentamiento propio del cocinado, como el del horno o el del microondas.

A continuación repasaremos como nació el vidrio borosilicato, sus principales tipos y características, para terminar viendo los usos más habituales que se le da en la cocina.

Historia del borosilicato

El vidrio borosilicato fue inventado por Otto Schott1  (1851 – 1935), considerado el padre de la tecnología aplicada del vidrio2 a través de su tesis «Contributions to the Theory and Practice of Glass Fabrication» (1875) y sus posteriores investigaciones sobre la vitrificación y cristalización de numerosos materiales.

En 1884 fundó «Glastechnische Laboratorium Schott & Genossen» (Laboratorio de Tecnología del Vidrio Schott y Asociados) en Jena, Alemania, y en 1893 registró la primera marca comercial de vidrio borosilicato, DURAN®, marca todavía comercializada en la actualidad por DWK Live Sciences3 bajo licencia de Schott AG 4  .

Además de sílice (SiO2) y los aditivos habituales del vidrio común, como carbonato sódico (Na2CO3) y alúmina (Al2O3), Schott añadió trióxido de boro (B2O3) para obtener un vidrio con bajo coeficiente de expansión térmica. Así nació el primer borosilicato, un vidrio que ofrecía mayor resistencia térmica y química respecto al vidrio existente hasta la fecha.

En 1908, Eugene Sullivan, que había sido alumno de doctorado de Schott en la Universidad de Leipzig5, desarrolló otro tipo de borosilicato para la empresa estadounidense Corning Glass Works (hoy Corning Inc.) que contenía plomo y era más fácil de trabajar que el borosilicato de Schott. Este borosilicato con plomo fue llamado Nonex.

Posteriormente, Jessie Littleton, ingeniero en Corning, retiró el plomo y el vidrio obtenido se registró como PYREX® en 1915, marca bajo la cual se comercializaron las primeras bandejas y utensilios de vidrio para horno6  .

A partir de entonces, el éxito comercial de Pyrex le llevó a hacerse prácticamente sinónimo de borosilicato, aunque en la actualidad, tras varias fusiones y divisiones empresariales, la marca «pyrex®» (en minúscula) es vidrio templado de tipo sosa-cal comercializado por Corelle Brands en América y Asia, y la marca «PYREX®»(en mayúscula) es vidrio borosilicato comercializado por International Cookware en Europa, Oriente Medio y África.

Hoy en día existen infinidad de marcas comerciales de borosilicato, algunas con ligeras variaciones y otras con la misma composición, pues muchas patentes ya expiraron, pero PYREX y DURAN siguen siendo marcas de referencia del sector.

Otto Schott, Eugine Sullivan y Jessie Littleton, los padres del borosilicato
Para contar la historia y evolución del borosilicato, no deben faltar Otto Schott, Eugine Sullivan y Jessie Littleton.

Características del borosilicato

Siempre teniendo en cuenta que no hay nada que sea resistente a todo, el borosilicato es un material que presenta excelente resistencia química, alta resistencia al shock térmico y buena resistencia mecánica, siendo estas las propiedades que mejoran respecto al vidrio de sosa-cal o vidrio común.

Resistencia al choque térmico

El vidrio de sosa-cal presenta un coeficiente de expansión térmica aproximadamente entre 9 y 9.5 x 10-6 K-1, según el tipo concreto de vidrio del que se trate, y su temperatura de transición vítrea se sitúa alrededor de 560-570 ºC.

Aunque puede resistir temperaturas relativamente altas, el vidrio común es muy sensible al shock térmico, quebrándose con cambios bruscos de temperatura tan bajos como 37 ºC.

El vidrio borosilicato más habitual, conocido como borosilicato 3.3, donde el Pyrex se suele suele tomar como referencia, presenta un coeficiente de expansión térmica de 3.3 x 10-6 K-1 (ISO 79917), un tercio de la expansión térmica del vidrio de sosa-cal, y puede soportar gradientes de temperatura de hasta 167 ºC.

Esta resistencia al shock térmico es más que suficiente para la mayoría de aplicaciones de laboratorio y de cocina que implican el uso de calor. De hecho, aunque existen vidrios con menor coeficiente de expansión térmica, como la vitrocerámica o el cuarzo fundido, el borosilicato 3.3 es el vidrio comercial para aplicaciones a gran escala con el coeficiente de expansión térmica más bajo.

Todas las propiedades que debe cumplir el borosilicato 3.3 vienen recogidas en la norma ISO 35858 , que a su vez hace referencia a normativas ISO específicas para las diferentes medidas de las propiedades del vidrio9.

Variaciones en la composición del borosilicato ofrecen coeficientes de expansión térmica mayores, incluso superiores a 7.3 x 10-6 K-1, que se utilizan en aplicaciones que requieran un coeficiente de expansión térmica concreto, por ejemplo, para sellado de aleaciones metálicas.

A pesar de la mayor resistencia al shock térmico, el borosilicato soporta aproximadamente las mismas temperaturas absolutas que el vidrio común, pues comienza la transición vítrea alrededor de 500 ºC, lo que realmente mejora es la resistencia a los cambios bruscos de temperatura.

El punto de reblandecimiento del borosilicato medido con el método Vicat varía entre 460 y 840 ºC según tipo de borosilicato, en el borosilicato JENA de Trendglass, por ejemplo, es de 630 ºC.

Alta estabilidad química

El borosilicato es un vidrio con muy alta resistencia química, siendo más completa que la mayoría de materiales. Es resistente a soluciones ácidas, salinas, sustancias orgánicas y elementos halógenos como cloruros y bromuros.

Para evaluar la resistencia química de un material se suelen medir la resistencia al ataque hidrolítico (ISO 71910 e ISO 72011), al ataque ácido (ISO 177612) y al ataque alcalino (ISO 69513).

De acuerdo con estos estándares, el borosilicato 3.3 y la mayoría de borosilicatos se clasifican como clase 114 (la más alta) en resistencia hidrolítica y ácida, mientras que para el ataque alcalino se clasifica en la clase 2, que aunque no es la más alta, sigue siendo una resistencia muy buena frente a estas sustancias15 .

Alta resistencia mecánica

El borosilicato soporta fuerzas de impacto, de tensión mecánica y de abrasión superiores al vidrio común16 . La dureza en la escala Knoop suele estar entre 400 y 480 medida a 20 ºC (ISO 938517), si bien el vidrio común templado o termoendurecido es muy superior en resistencia mecánica al borosilicato.

Infusión de kuzu y jengibre en una jarrita de cristal
Las características del borosilicato permite cocinar directamente en vitro y gas y servir en el mismo recipiente.

Tipos de vidrio borosilicato

El vidrio borosilicato se caracteriza por su composición a base de sílice (SiO2) y óxido de boro (B2O3) como constituyentes de la red vítrea.

La proporción de óxido de boro afecta a las características del vidrio de forma muy importante. El contenido mínimo de óxido de boro es del 5%, aunque el borosilicato con esta proporción tan baja de boro no se utiliza apenas.

Los tres tipos principales de borosilicato son:

  • Borosilicato 3.3: bajo coeficiente de expansión térmica (3.3 × 10−6 K−1) y excelente resistencia química. Es el más común y utilizados de todos los borosilicatos. Contiene 80-81%% de sílice, 12-13% de óxido de boro, 2% de alúmina y 4% de óxido de sodio y potasio.
  • Aluminoborosilicato: subtipo de borosilicato menos resistente químicamente y con un coeficiente de expansión térmica entre 4 y 5. Contiene 70-75% de sílice, 8-12% de óxido de boro y el resto proporciones variables de alúmina18  y óxidos de elementos alcalinotérreos como óxido de calcio, de bario o de magnesio.
  • Borosilicato alto borato: baja resistencia química y coeficiente de expansión térmica variable que puede superar 7 × 10−6 K−1, útil para sellado de diferentes aleaciones metálicas. Alto aislamiento eléctrico. Contiene 65-70% de sílice, 15-25% de óxido de boro y cantidades menores de alúmina y otros óxidos alcalinotérreos.

Usos del borosilicato en la cocina

Debido a su excelente resistencia química, pero sobre todo a su alta resistencia al shock térmico, el borosilicato 3.3 es muy utilizado en la cocina.

Lo podemos encontrar en bandejas y puertas para horno, en hervidores de agua, cafeteras, infusores de té y en recipientes para medir, entre otros muchos utensilios de cocina.

En vajillas, vasos, botellas y cristalería de cocina en general, el vidrio común es más habitual por ser más barato, presenta igualmente resistencia química muy buena y no es necesario una resistencia térmica tan alta como la del borosilicato.

No obstante, el borosilicato, y también el vidrio templado, se utiliza en vajillas y cristalería de cocina de gama superior más duraderas y resistentes.

Entre las marcas comerciales más conocidas de borosilicato para cocina están PYREX, de International Cookware (Francia), o JENA, de Trendglas JENA (Alemania), aunque existen muchas más.

Hervidor de borosilicato de Tribest en una mesa
Los hervidores de cristal, son en realidad de vidrio de borosilicato.

Uso en contacto directo con el fuego

Es importante tener en cuenta que, aunque el borosilicato 3.3 puede soportar temperaturas absolutas en torno a los 500 ºC, no todo el borosilicato es idóneo para su contacto directo con el fuego u otro tipo de cocinas.

La llama de gas butano y de gas propano, los más comunes en cocinas domésticas, sobrepasa por mucho los 500 ºC y el shock térmico puede superar los 150 ºC con relativa facilidad, por lo que solo se deben utilizar en contacto con el fuego utensilios de borosilicato específicamente diseñados para ello y siempre siguiendo las instrucciones de uso del fabricante.

De las dos marcas mencionadas y más conocidas, PYREX y JENA, solo JENA dispone actualmente de teteras, cafeteras, infusores y similares aptos para uso en contacto directo con el fuego y cocinas eléctricas, todos ellos para uso con líquidos acuosos y debiendo evitar el calentamiento en seco directamente al fuego.

Para cocinar al fuego de forma general es mejor opción el menaje de cocina fabricado con vitrocerámica, como Pyroceram de Visions, pues soporta temperaturas absolutas y estrés térmico mucho mayor que el borosilicato y permite cocinar todo tipo de alimentos, incluyendo alimentos secos y oleosos.

En cocinas de inducción, ni el borosilicato ni la vitrocerámica funcionan, ya que en estas cocinas el calor se transmite por inducción electromagnética y el vidrio no presenta magnetismo.

Una tetera de borosilicato sobre una vitrocerámica
Las teteras de borosilicato son muy resistentes pero se deben poner a la fuente de calor siempre con agua.

Toxicidad del borosilciato

Tal y como se ha descrito anteriormente, el borosilicato 3.3 que se utiliza en utensilios de cocina y en vajillas de alta gama se clasifica en la clase 1 de resistencia hidrolítica y resistencia ácida, que es la más alta de todas.

El borosilicato es resistente prácticamente a todos los ácidos, con excepción de altas concentraciones de ácido fluorhídrico.

Tampoco es que lo resista todo. Por ejemplo, calentamientos prolongados superiores a 250 ºC con ácido sulfúrico puede deteriorar la superficie del borosilicato, pero desde luego no es algo que nos vayamos a encontrar en aplicaciones culinarias y cocinas domésticas.

En el lado opuesto tenemos la resistencia a las sustancias básicas o alcalinas, para las que el borosilicato se clasifica en la clase 2 en la mayoría de estándares internacionales, una resistencia que sigue siendo excelente para la cocina.

Unido a la gran resistencia química y la ausencia de elementos tóxicos en su composición, el borosilicato es uno de los materiales más seguros para cocinar y almacenar alimentos, y además es 100% y fácilmente reciclable.

Algunas marcas comerciales, como Trenglas JENA, cuentan con certificación del European Centre for Allergy Research Foundation, por lo que es apto para personas síndromes alérgicos.

Conclusión

En resumen, el borosilicato es un vidrio excelente para una amplia gama de aplicaciones en cocina por sus propiedades y características:

  • Excelente resistencia química. No interacciona con los alimentos y no absorbe sabores ni olores.
  • La superficie tiene cero porosidad, por lo que es muy higiénica y se limpia fácilmente.
  • No contiene ni libera tóxicos a la comida.
  • Es apto para personas con síndromes alérgicos.
  • Alta resistencia al shock térmico. Soporta gradientes bruscos de temperatura de hasta 167 ºC.
  • Soporta temperaturas absolutas de hasta 500 ºC.
  • Se puede utilizar en el horno, microondas y lavavajillas.
  • Se puede utilizar en el frigorífico y el congelador.
  • Para contacto directo con fuego y cocinas eléctricas se deben utilizar utensilios de borosilicato específicamente diseñados para este uso.
  • El borosilicato no es apto para las cocinas de inducción, ya que estas cocinas requieren materiales magnéticos y el vidrio no presenta magnetismo.
Jarra y taza de vidrio con infusión
Trendglas Jena es una marca de confianza con productos de calidad muy duraderos.

Preguntas frecuentes sobre borosilicato

¿Qué es el vidrio borosilicato?

El vidrio borosilicato es un tipo de vidrio con bajo coeficiente de expansión térmica cuyos principales constituyentes son sílice y óxido de boro, a diferencia del vidrio común o vidrio de sosa-cal que está fabricado a base de sílice, carbonato sódico y óxido de calcio.

¿Qué es el vidrio PYREX?

El vidrio PYREX es una marca de borosilicato que se comercializa desde el año 1915. En la actualidad PYREX (en mayúscula) es borosilicato comercializado por International Cookware en Europa, Oriente Medio y África, mientras que pyrex (en minúscula) es vidrio templado de sosa-cal comercializado por Corelle Brands en América y Asia.

¿Cuál es la composición del borosilicato?

El borosilicato más utilizado de todos es el borosilicato 3.3 (PYREX, DURAN, JENA, etc) que está compuesto por un 80-81% de sílice, 12-13% de óxido de boro, 2% de alúmina y 4% de óxido de sodio y potasio.

¿Qué temperatura resiste el borosilicato?

Lo más destacado del borosilicato no es tanto la temperatura absoluta que puede resistir, en torno a los 500 ºC y similar al vidrio común, sino la resistencia al shock térmico, esto es, la resistencia a cambios bruscos de temperatura. El borosilicato 3.3, el más utilizado de todos, soporta cambios bruscos de temperatura de hasta 167 ºC, en comparación con los 37 ºC del vidrio común.

¿Qué resistencia química tiene el borosilicato?

El borosilicato se tiene una resistencia química excelente. Se clasifica en la clase 1 de resistencia hidrolítica (ISO 719 e ISO 720) y resistencia ácida (ISO 1776), la clase más alta. En resistencia alcalina se clasifica en la clase 2 (ISO 695).

¿Para qué se utiliza el borosilicato?

El borosilicato tiene infinidad de aplicaciones en todo tipo de laboratorios, en óptica y telescopios astronómicos, en medicina, en farmacia, en iluminación o en electrónica, entre otros muchos campos. En la cocina se utiliza sobre todo en utensilios que van a estar sometidos a cambios bruscos de temperatura. Por ejemplo, en bandejas para hornear, puertas de hornos y microondas, cafeteras e infusores, etc. También se utiliza en vajillas y cristalería de gama superior más duraderas y resistentes que las de vidrio común.

¿Cuál es el borosilicato utilizado en cocina?

Existen diferentes tipos de borosilicato. El que se utiliza en cocina es el borosilicato 3.3, que es el que presenta menor coeficiente de expansión térmica y, por tanto, mejor resistencia al shock térmico.

¿Qué vidrio puedo meter en el horno?

El vidrio borosilicato se puede utilizar en el horno sin problemas, de hecho es el vidrio más habitual en la fabricación de bandejas para hornear, infusores de té, hervidores de agua y otros utensilios expuestos a altas temperaturas. El vidrio común se puede meter en el horno a temperaturas suaves (menores a 100 ºC) pero no es nada recomendable por seguridad, ya que es fácil que quiebre y estalle.

¿Puedo poner el borosilicato directamente en el fuego?

En contacto directo con el fuego, solo se deben utilizar utensilios de borosilicato específicamente diseñados para ello. La mayoría de estos utensilios son tipo cafeteras, teteras, infusores y recipientes para uso con líquido acuoso. Para cocinar propiamente dicho, hay que optar por ollas y sartenes de vitrocerámica, un material que ofrece un coeficiente de expansión térmica neutro cercano al cero y que soporta mayores temperaturas y mayor estrés térmico.

¿El borosilicato contiene plomo?

En la fabricación del borosilicato no se utiliza ningún compuesto de plomo, aunque algunos ensayos han encontrado trazas de este elemento (menores al 0.1%) presente de forma natural en las arenas cuarzo-feldespáticas que se utilizan en la fabricación del vidrio. En cualquier caso, estas trazas de plomo no pasan a los alimentos por la gran resistencia química del borosilicato (clase 1 en resistencia hidrólitica y ácida, clase 2 en resistencia a sustancias alcalinas).

Notas al pie

  1. https://www.schott.com/english/company/corporate_history/biography/otto_schott.html
  2. https://www.researchgate.net/publication/292554688_Otto_Schott_1851_to_1935_-_Founder_of_modern_glass_science_and_glass_technology
  3. https://www.dwk.com/
  4. https://www.schott.com/english/index.html
  5. https://www.uni-leipzig.de/
  6. http://www.industrialdesignhistory.com/node/137
  7. https://www.iso.org/standard/14988.html
  8. https://www.iso.org/standard/24774.html
  9. https://www.iso.org/ics/81.040.01/x/
  10. https://www.iso.org/standard/77843.html
  11. https://www.iso.org/standard/77844.html
  12. https://www.iso.org/standard/6411.html
  13. https://www.iso.org/standard/4895.html
  14. https://www.duran-group.com/en/about-duran/duran-properties/chemical-properties.html
  15. https://www.duran-group.com/en/about-duran/duran-properties/chemical-properties.html
  16. https://www.schott.com/d/borofloat/723d30c8-cca0-4159-ad40-31e658dbf588/1.5/borofloat33_mech_eng_web_08_2018.pdf
  17. https://www.iso.org/standard/17077.html
  18. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2009/JM/b822285a#!divAbstract

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