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Menaje de cerámica y porcelana para cocinar: características y seguridad

Carámica y porcelana para cocinar, materiales seguros.
Torno de alfarero para fabricar cerámica tradicional de arcilla.

A la hora de elegir menaje para cocinar es muy habitual plantearse el uso de materiales tradicionales, como la cerámica y la porcelana. También vemos aparecer nuevos tipos de cerámica, como la utilizada en los cuchillos de cerámica o en los antiadherentes cerámicos.

En este artículo queremos profundizar en la composición, diferencias y características de los materiales cerámicos, para conocer qué nos pueden ofrecer para la cocina, incluyendo su seguridad y posible liberación de tóxicos a los alimentos.

¿Qué es la cerámica?

Los materiales cerámicos se definen como el material duro, aunque frágil (poca resistencia a la deformación), obtenido mediante tratamiento térmico de minerales no metálicos (1).

Hay que tener claro que en su composición puede haber elementos metálicos, pero no están en forma metálica. Por ejemplo, puede haber silicato de aluminio, pero el aluminio no está en su forma metálica.

La palabra cerámica proviene del griego keramikós (κεραμικός), que significa literalmente «hecho de arcilla«, aunque en la actualidad existen cerámicas fabricadas con otros minerales inorgánicos.

Por otro lado, los términos cerámica y alfarería se utilizan muchas veces como sinónimos para referirse a la artesanía, cultura y arqueología en torno a la cerámica, y no necesariamente a la cerámica como material.

Por todo esto, en el estudio de materiales es más correcto utilizar el término materiales cerámicos, que incluye tanto la cerámica tradicional de arcilla y sus diferentes tipos, como la porcelana y el gres, y los materiales cerámicos más modernos, como la cerámica de zirconia, de nitruro de silicio, de carburo de silicio o de titanato de bario.

¿Cómo se fabrica la cerámica?

De forma general, la producción de cerámica parte de un sólido inorgánico en polvo con el que se hace una pasta, se moldea y posteriormente se somete a un tratamiento térmico a altas temperaturas.

Se suelen añadir otras sustancias inorgánicas, generalmente óxidos metálicos, que actúan como fundente (facilitan la fusión), o como desgrasante (evita plasticidad excesiva, no confundir con «desengransante»).

Tanto la materia prima como el proceso de fabricación de la cerámica comparten muchos aspectos con la fabricación del vidrio. Para fabricar el vidrio, el mineral se funde y luego se enfría rápidamente para que solidifique en estado vítreo o amorfo (vitrificación).

En la cerámica, el material no llega a fundirse y la mayor parte de las partículas conservan la estructura cristalina. El tratamiento térmico provoca la fusión entre partículas y la vitrificación parcial. Por esto la cerámica se suele describir como un material policristalino o semi-cristalino.

La cocción de la cerámica

En la cerámica tradicional de arcilla se parte de arcilla común con un tamaño de partícula generalmente inferior a 2 μm (2). Las arcilla común está compuesta por diferentes silicatos hidratados, principalmente aluminosilicato hidratado (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O).

Las partículas de arcilla son tan pequeñas que mezcladas con agua se comportan físicamente como un coloide, por lo que se puede formar una pasta plástica moldeable.

Una vez moldeada, la pieza de cerámica se somete a un secado y dos cocidos o ciclos de tratamiento térmico:

  • Primero se deja secar para que se evapore el agua libre que hay entre las partículas de arcilla. Este paso es reversible. El material se puede pulverizar y obtener la arcilla de partida.
  • El primer cocido se realiza por debajo de los 1000 ºC, frecuentemente entre 700 y 800 ºC. A esta temperatura se pierde también el agua molecular (recordemos que la arcilla está compuesta por silicatos hidratados). Los restos orgánicos, muy habituales en las arcillas, también se destruyen. Se forman enlaces anhidros entre las partículas de la arcilla:
    arcilla-OH + OH-archilla → arcilla-O-arcilla + H2O

    En este punto, la cerámica es porosa y relativamente frágil, y ya no se puede volver a la arcilla de partida por pulverización.

  • En el segundo cocido se eleva la temperatura por encima de los 1000 ºC, pudiendo superar los 1400 ºC según el material y técnica cerámica empleada. Parte de los silicatos e impurezas sufren vitrificación y se forma el material final duro y resistente.

Con los materiales cerámicos modernos, frecuentemente referidos como cerámica avanzada, el proceso es similar: conseguir la adhesión de partículas minerales mediante tratamiento térmico y vitrificación parcial.

En función del grado de vitrificación, podemos distinguir dos extremos en materiales formados por minerales inorgánicos. En un lado estaría el vidrio, que es el material completamente vitrificado (estructura amorfa). En el lado opuesto estarían los cristales minerales, que es el material con estructura cristalina.

Entre ellos tendríamos la cerámica, obtenida mediante vitrificación y fusión parcial de partículas minerales, y la vitrocerámica, obtenida mediante cristalización parcial de vidrio.

Diferencias entre cerámica y porcelana para cocinar.
Estructura microscópica del vidrio (izquierda), vitrocerámica (centro) y cerámica (derecha). Glass-Ceramics in Dentistry: A Review – Scientific Figure on ResearchGate.

Tipos de cerámica

Dada la definición de materiales cerámicos tan amplia como «sólidos inorgánicos sometidos a tratamiento térmico», no es de sorprender que existan muchos tipos de cerámica.

Para su clasificación y estudio se pueden seguir muchos criterios, para este artículo vamos separar dos bloques:

  • Cerámica tradicional: de arcilla común, cerámica porosa, cerámica impermeable, porcelana, porcelana blanda, loza, gres, etc.
  • Cerámica avanzada: carburos, nitruros, óxidos cerámicos, composites cerámicos, etc.

Cerámica de arcilla

La cerámica de arcilla, cerámica de barro, cerámica tradicional, tierra cocida, barro cocido, terracota, todos estos nombres designan al material cerámico fabricado de arcilla.

Uno de los componentes más abundante de la arcilla es silicato hidratado de alúmina (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O), pero la arcilla es una roca sedimentaria, no un mineral concreto, y como tal la composición exacta puede ser muy variable.

La arcilla se forma por acumulación de partículas desprendidas de la erosión del granito y otras rocas cuarzo-feldespáticas. Por la propia naturaleza del proceso de sedimentación, la arcilla suele tener una gran cantidad de impurezas, no solo de otros minerales, sino también impurezas orgánicas o fitolitos.

De hecho, la arcilla común es roja por el óxido de hierro que contiene, mientras que el caolín, la arcilla más pura en aluminosilicato, es prácticamente blanca.

Cerámica de arcilla porosa

Como se ha descrito anteriormente, durante el secado y cocido de la arcilla se evapora el agua libre y se queman las posibles impurezas orgánicas, por lo que la cerámica tradicional es porosa y permeable a líquidos y gases.

A veces es una propiedad buscada. Por ejemplo, esta capacidad de transpiración es lo que mantiene el agua fresca en las botijas. Durante muchos años fue el material base para fabricar tejas, ladrillos, azulejos, baldosas, vajillas y todo tipo de recipientes.

El nivel de permeabilidad disminuye al aumentar el nivel de vitrificación alcanzado durante el tratamiento térmico, por lo tanto depende de la composición de la arcilla y, sobre todo, de la temperatura alcanzada durante la cocción.

La cerámica de arcilla porosa se fabrica con arcillas comunes cocidas entre 700 y 1000 ºC, y son frecuentes aditivos como arenas, sílice o yeso. Los aditivos suelen necesitar temperaturas superiores de cocción, pero nunca se superan los 1300 ºC. Una vez obtenido, el material final puede soportar temperaturas de 1000 a 1600 ºC fácilmente.

Para conseguir superficies lisas, no porosas e impermeables se recurre a barnices o esmaltes cerámicos, que suelen ser sílice y óxidos metálicos vitrificados (distintos a los barnices químicos y resinosos (3)).

Este tipo de cerámica de arcilla esmaltada, al resistir altas temperaturas, no interaccionar con los alimentos y mantener la temperatura bastante tiempo, es muy utilizada en fuentes para hornos, cazuelas, vasos, platos y todo tipo de recipientes para cocina.

La cerámica refractaria también es un tipo de cerámica porosa. Se fabrica con arcillas que contienen grandes cantidades de óxidos metálicos, entre ellos óxidos de aluminio, de torio, berilio y circonio (que no se liberan a los alimentos al cocinar, debido a la vitrificación que se produce a las temperaturas de cocción). Se cuece a mayores temperaturas, entre 1300 y 1600 ºC, y se obtiene una cerámica que puede resistir hasta 3000 ºC. Es el caso de los productos Emile Henry, cerámica muy resistente y libre de toxicidad.

Menaje de cerámica para cocinar.
Cerámica Emile Henry  elaborada exclusivamente con materiales naturales.

Cerámica de arcilla impermeable

Los cerámica de arcilla impermeable se fabrica utilizando mayores temperaturas durante la cocción, generalmente por encima de los 1300 ºC, para que las partículas de sílice vitrifiquen.

Entre este tipo de cerámica encontramos el gres, fabricado con arcillas y arcillas refractarias cocidas a 1300 ºC y esmaltadas, y la porcelana, fabricada con una gran proporción de caolín y cuarzo.

Al igual que la cerámica porosa, la cerámica impermeable también se suele cubrir de esmaltes cerámicos para mejorar las características de su superficie.

Porcelana

La porcelana es un tipo de cerámica que se fabrica con un mínimo del 50% de caolín, un tipo de arcilla blanca muy pura en aluminosilicato, y el otro 50% mezclas de cuarzo y feldespato. Se le llama también porcelana verdadera o porcelana dura, los productos Eschenbach son un ejemplo de este tipo de porcelana.

La porcelana se somete a tratamientos térmicos con temperaturas más altas que la cerámica de arcilla común. El cuarzo sufre alto grado de vitrificación y hace que la porcelana sea impermeable.

También se forma mullita en su interior, un mineral neosilicato que junto al vidrio es responsable de las propiedades de la porcelana: mayor resistencia al shock térmico y a la corrosión química que la cerámica común.

La porcelana es muy utilizada en vajillas y menaje de cocina de gama superior y es apta para la fabricación de ollas, cazuelas y cazos que se pueden utilizar directamente al fuego.

Como ventaja adicional a la cerámica común, con la porcelana se consiguen utensilios de cocina más finos y ligeros.

Menaje de porcelana para cocinar.
Eschenbach se puede usar en cocinas de inducción, una característica excepcional en porcelanas y cerámicas, única de esta marca.

Porcelana blanda

La porcelana blanda es blanca y translúcida, muy parecida a la porcelana verdadera o porcelana dura, pero no tiene caolín y se cuece a temperaturas más bajas, por lo que es más porosa y tiene menos grado de vitrificación.

Se utiliza mucho en platos, vasos y vajillas en general, y también en objetos de decoración. Resiste bien la temperatura de los alimentos recién cocinados, las infusiones recién hervidas, el microondas, y otros usos a temperaturas moderadas, pero no es apta para horno ni fogones de ningún tipo de cocina.

Materiales cerámicos avanzados

Si la cerámica tradicional y la porcelana se fabrican a partir de minerales naturales tratados térmicamente, los materiales cerámicos modernos o cerámica avanzada utilizan sustancias inorgánicas de composición controlada para obtener una cerámica con características concretas.

El tratamiento de estos materiales no suele incluir la humectación previa para obtener una pasta, sino que es más frecuente la sinterización. El material cerámico en polvo se compacta y moldea mediante presión, dándole la forma deseada, y luego se somete a tratamiento térmico.

Entre los materiales cerámicos avanzados más habituales podemos citar los siguientes:

  • Carburos: carburo de silicio (SiC), de titanio (TiC), de cromo (Cr3C2), etc.
  • Nitruros: nitruro de silicio (Si3N4), de titanio (TiN), etc.
  • Óxidos cerámicos: alúmina (Al2O3), zirconia (ZrO2), etc.
  • Composites cerámicos: son materiales cerámicos compuestos por mezcla de otros. Por ejemplo, el carburo de silicio reforzado con carbono (C/SiC).

El abanico de aplicaciones de la cerámica avanzada es extraordinariamente amplio, pues cada material tiene unas propiedades bien definidas y se pueden diseñar materiales para cubrir necesidades concretas.

Por ejemplo, la zirconia (dióxido de circonio ZrO2), uno de los materiales cerámicos avanzados mejor estudiados, tiene una gran resistencia mecánica. Los cuchillos de zirconia mantienen la hoja afilada más tiempo que los cuchillos de acero.

Los cuchillos de Kyocera «Advanced Ceramics» son de cerámica de zirconia: ligeros y con un afilado excepcional.

Cerámica y porcelana para cocinar

Como material, la cerámica y la porcelana son excelentes para la cocina. Aunque es un material pesado y frágil, ofrece alta resistencia a la temperatura, al ataque químico y no cede elementos tóxicos.

Utensilios cerámicos de arcilla común

Conocida en muchos sitios como loza, la cerámica de arcilla común se utiliza en vajillas, fuentes y bandejas para horno, y recipientes de todo tipo.

La arcilla común no es impermeable, por lo que es habitual que la loza esté tratada con un barniz o esmalte cerámico.

Soporta altas temperaturas pero tiene poca resistencia al shock térmico en comparación con otros tipos de cerámica, por eso las cazuelas de arcilla para horno y cocina suelen ser gruesas y pesadas.

Dentro de los utensilios de arcilla común, la cerámica refractaria y esmaltada representa la calidad más alta para cocinar, con una buena retención del calor, con un material muy resistente y seguro.

Vajillas de porcelana blanda

La porcelana blanda es muy habitual en vasos, platos y vajillas en general. Es más barata que la porcelana y consiguen objetos más finos y ligeros. No es apta para su uso al fuego, horno o cualquier otro tipo de cocina, aunque soporta bien el calentamiento de comida al microondas o el lavado en lavavajillas.

Ollas y cazos de porcelana

La porcelana verdadera o porcelana dura, debido a su alto grado de vitrificación, es impermeable sin necesidad de esmaltado, además de tener resistencia mecánica, térmica y química más alta que la cerámica de arcilla común.

Su resistencia térmica es apta para baterías de cocina, como ollas, cazuelas y cazos, que se pueden utilizar en cualquier tipo de cocinas de gas y eléctricas, resiste incluso el contacto directo con brasas, algo que la cerámica común no soporta bien (4).

Ni la cerámica común ni la porcelana son aptas para cocinas de inducción, aunque algunas marcas, como Eschenbach, incorporan una base metálica en sus ollas y cazos de porcelana para que se puedan usar en cocinas de inducción.

Cuchillos de cerámica avanzada

Entre los materiales cerámicos modernos más utilizados en utensilios de cocina destaca la zirconia o dióxido de circonio (ZrO2), el material utilizado en los cuchillos y utensilios de corte de cocina, de cerámica de alta calidad.

La cerámica de zirconia tiene un gran estabilidad térmica, química y mecánica. Es atacado lentamente por soluciones concentradas de ácido sulfúrico y de ácido fluorhídrico. Su gran dureza lo hace idóneo para los cuchillos de cerámica, pues mantiene el afilado de la hoja durante más tiempo que los cuchillos de acero.

La cerámica de nitruro de silicio también es muy utilizada en hojas de corte, incluso en maquinaria de la industria siderúrgica donde la fricción del corte genera temperaturas muy altas (5).

Antiadherente cerámico

Las sartenes  o moldes con antiadherente cerámico son bastante comunes y aunque a veces a estas sartenes se les llama «sartenes de cerámica», bajo esta denominación se comercializan sartenes metálicas de aluminio o de acero inoxidable cubiertas con un esmalte mineral de muy diversa composición y calidad.

El recubrimiento cerámico se aplica con la técnica conocida como sol-gel. Se parte de una solución coloidal de una sustancia inorgánica, frecuentemente sílice, óxido de aluminio y óxido de titanio. Se aplica una, dos o más capas sobre el metal mediante spray o por inmersión, y se somete a tratamiento térmico para que el sol-gel vitrifique.

Las sartenes «a la piedra», y en general el menaje de cocina con cubierta cerámica, utilizan un método similar para cubrir superficies metálicas con material cerámico.

Al adquirir vajilla de cerámica, asegúrate de que están libres de plomo.

Plomo y metales tóxicos en los esmaltes cerámicos

Los barnices y esmaltes cerámicos, como se ha visto, son capas de sustancias inorgánicas vitrificadas que se aplican sobre utensilios de cerámica o de metal para mejorar las características de la superficie.

Los óxidos de plomo han sido muy utilizados como aditivo en estos esmaltes por comportarse como fijador de otros elementos que se utilizan para teñir y ofrecer un acabado más brillante.

En la actualidad, los óxidos de plomo no se utilizan en los esmaltes cerámicos que van a estar en contacto con alimentos. Este tipo de esmaltes no están permitidos en menaje y utensilios de cocina en la UE, Estados Unidos y otros muchos países, pero todavía puede ser relativamente fácil encontrarlos (6).

También hay que tener cuidado en no utilizar platos y recipientes decorativos para cocinar. Es muy probable que estos objetos utilicen plomo en sus esmaltes y dibujos, pero es que son objetos decorativos, no son para cocinar.

En todos los utensilios de Conasi se ha verificado la ausencia de plomo u otros metales pesados antes de ponerlos a la venta.

Conclusión

La cerámica tradicional, incluyendo la cerámica de arcilla común y la porcelana, y ciertos tipos de cerámica avanzada, ofrecen características muy buenas para el menaje de cocina:

  • La cerámica de arcilla común se utiliza en todo tipo de vajillas y recipientes, incluyendo vasos, platos, bandejas para horno y cazuelas aptas para cocinas de gas y eléctricas (excepto inducción).
  • La cerámica de arcilla común es permeable a líquidos y gases, por lo que suele estar esmaltada con barnices cerámicos.
  • La porcelana, fabricada con caolín o arcilla blanca, ofrece mejores propiedades mecánicas, térmicas y de inercia química respecto a la cerámica común. Además, permite obtener utensilios más finos y ligeros.
  • Tanto la porcelana como la cerámica común soportan muy bien su uso en horno, microondas y lavavajillas.
  • Por su mayor resistencia al shock térmico, la porcelana ofrece mejores prestaciones para su uso directo al fuego. Se puede utilizar en cocinas de gas y eléctricas de todo tipo, excepto inducción, salvo las fabricadas con base metálica como las ollas y cazos de porcelana de Eschenbach.
  • Entre los materiales cerámicos avanzados utilizados en cocina destaca la cerámica de zirconia. Es el material de elección en cuchillos de cerámica de alta calidad por su gran dureza y resistencia a la abrasión por cizalla.

Preguntas frecuentes sobre cerámica y porcelana para cocinar

¿Qué es la cerámica?

La cerámica es un material sólido y duro obtenido mediante tratamiento térmico de sustancias inorgánicas. La cerámica tradicional se fabrica con arcilla o barro común e incluye la loza, el barro cocido, el gres y la porcelana, entre otros. La cerámica avanzada o material cerámicos modernos se fabrica con sustancias inorgánicas de composición controlada, como nitruros, carburos y óxidos metálicos

¿Cómo se fabrica la cerámica?

La cerámica se fabrica a partir de una sustancia inorgánica pulverizada con un tamaño de partícula muy fino, del orden de micrómetros, y se moldea mediante su mezcla de agua y la formación de pastas, o mediante sinterización. La pieza moldeada se somete a tratamiento térmico o cocido. Las partículas se fusionen entre sí y algunos componentes vitrifican.

¿Qué es la porcelana y cuál es su composición?

La porcelana, a veces llamada porcelana dura o porcelana verdadera, es un tipo de cerámica tradicional inventada en China hace miles de años. Tiene un mínimo del 50% de caolín mezclado con cuarzo y feldespato a distintas proporciones. A diferencia de la cerámica de arcilla común, la porcelana es impermeable y con mayor resistencia mecánica, térmica y química.

¿Qué es la porcelana blanda?

La porcelana blanda es un tipo de cerámica blanca, translúcida y fina que recuerda en su aspecto a la porcelana verdadera, pero no tiene caolín y es mucho menos resistente. Es muy utilizada en vajillas de gama media y en objetos decorativos.

¿Cuál es la diferencia entre cerámica y porcelana?

El término cerámica se suele referir a la cerámica de arcilla o barro común, fabricada con arcillas rojas de composición variable. Esta cerámica es porosa y permeable. La porcelana es también un tipo de cerámica de arcilla que se fabrica con caolín (mineral de la arcilla blanca, muy puro en aluminosilicato). La porcelana se cuece a mayores temperaturas, es impermeable y es más resistente.

¿Qué temperatura resiste la porcelana y la cerámica?

La cerámica en general suele resistir temperaturas muy altas, entre 1000 y 1600 ºC según el tipo concreto de cerámica. La porcelana soporta temperaturas absolutas similares pero tiene una resistencia al choque térmico muy superior. No se debe confundir la porcelana verdadera o porcelana dura (a base de caolín) con la porcelana blanda (sin caolín) que tiene muy baja resistencia térmica y que se utiliza mucho en vajillas (vasos, platos, etc) y decoración (jarrones, figurillas, etc).

¿Puedo utilizar la cerámica y la porcelana en el horno y el microondas?

Tanto la cerámica como la porcelana se pueden utilizar en el horno y en el microondas sin problema, pues soportan adecuadamente las temperaturas alcanzadas en estos electrodomésticos. La porcelana blanda no es adecuada para el horno, aunque sí se puede utilizar en el microondas.

¿Puedo utilizar la cerámica y la porcelana al fuego?

Tanto la cerámica de arcilla como la porcelana dura pueden soportar temperaturas superiores a los 1000 ºC y tienen alta resistencia al shock térmico, por lo que en general se pueden utilizar al fuego y cocinas eléctricas de cualquier tipo (excepto inducción). La porcelana ofrece mejores cualidades de resistencia térmica y química, además de poder fabricarse utensilios más ligeros.

¿Qué es el coating o esmalte cerámico?

El coating, esmalte o barniz cerámico es un recubrimiento mineral vitrificado, generalmente de sílice y óxidos metálicos, que se aplica a las superficies cerámicas para mejorar sus características, como impermeabilidad, porosidad, suavidad o color.

¿La cerámica esmaltada libera plomo a la comida?

El óxido de plomo fue un aditivo muy frecuente por dar un acabado más brillante y fijar óxidos metálicos utilizados como colorantes. Los esmaltes cerámicos con plomo no están permitidos en utensilios de cocina en la UE y otros muchos países, aunque es muy fácil encontrar platos y objetos decorativos que sí lo utilizan. Este tipo de objetos no deben utilizarse para la cocina sin verificar la composición de sus esmaltes y colorantes, pues el plomo puede pasar a los alimentos en cantidades tóxicas al calentar el recipiente.

¿Qué son las sartenes de cerámica?

Se suelen llamar sartenes de cerámica a lo que en realidad son sartenes metálicas, generalmente de acero inoxidable o de aluminio, cubiertas por una o varias capas de antiadherente cerámico. El antiadherente cerámico suelen ser óxidos metálicos, como óxido de aluminio y óxido de titanio, aplicados mediante un sol-gel vitrificado por calor.

¿De qué están hechos los cuchillos de cerámica?

Los cuchillos de cerámica de alta calidad se fabrican con dióxido de circonio, conocido como zirconia. También se fabrica maquinaria de corte con nitruro de silicio (Si3N4). Ambos materiales cerámicos avanzados cuentan con gran dureza y resistencia mecánica a la abrasión por cizalla, además de alta resistencia térmica.

Referencias

(1) Linda Bloomfield (2017). Science for Potters. Ed: American Ceramic Society. ISBN 978-1-57498-384-5

(2) ISO 14688-1:2017: Geotechnical investigation and testing – Identification and classification of soil – Part 1: Identification and description.

(3) Esmalte cerámico.

(4) Kai Li. (Septiembre 2014). Normalized evaluation of thermal shock resistance for ceramic materials. Journal of Advanced Ceramics 3(3):250-258. DOI: 10.1007/s40145-014-0118-9.

(5) Riley, Frank L. (2004). «Silicon Nitride and Related Materials». Journal of the American Ceramic Society. 83 (2): 245–265. doi:10.1111/j.1151-2916.2000.tb01182.x

(6) Lead dioxide. Hazard classification and labelling. European Chemicals Agency.

(7) KYOCERA. Characteristics of Fine Ceramics: Heat resistance.

(8) ISO 81.060.20: Ceramic products in contact with food.

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