A megbízható laboratóriumi eredmények nagyban függenek attól, hogy a mintákban az anyagok egyenletesen legyenek elosztva, ami akkor történik meg megfelelő keverés hatására. Amikor a kutatók kézzel darálják az anyagokat hagyományos porcelán törőtölggyel és törőedénnyel, közvetlenül érezhetik, mennyire finom vagy durva a por. Ez a manuális módszer különösen fontos olyan anyagok esetében, amelyek megolvaszthatók vagy tulajdonságaik megváltozhatnak, ha túl sok hőhatás éri őket, ezért számos kutató továbbra is ezt a módszert részesíti előnyben, annak ellenére, hogy modernabb berendezések is rendelkezésre állnak. Az ACS Sustainable Chemistry 2022-ben írt erről, kiemelve, hogy a mechanikus darálók néha inkább „főzni” kezdik a mintát, semsem pusztán darálni.
A porcelán sima, nem porózus felülete segít megakadályozni a minták közötti szennyeződést, ami különösen fontos azon laboratóriumok számára, amelyeknek az ISO 17025 szabványnak kell megfelelniük. A mázas porcelán nem lép kémiai reakcióba savakkal vagy bázisokkal feldolgozás közben, ami olyan tulajdonság, amellyel az agyag vagy az rozsdamentes acél nem rendelkezik. Ennek köszönhetően a gyógyszeripari laboratóriumok többsége inkább porcelánt használ az API porok előállításához. Egyes legújabb anyagvizsgálatok is alátámasztják ezt, és megmagyarázzák, hogy miért váltott át az iparágban az öt laborból négy az utóbbi időben porcelán berendezésekre.
Olyan érzékeny anyagok, mint növényi kivonatok vagy víztartalmú kristályok esetén a kézi őrlés valójában jobban megőrzi a minták integritását. A mechanikus őrlők problémája az, hogy súrlódási hőt termelnek. Tanulmányok szerint e hő körülbelül kétharmad esetben meghaladja a 40 °C-ot, és ilyen hőmérsékleten megváltozik a minta kémiai állapota. A porcelán eltérő módon viselkedik, mivel rossz hővezető, így az őrlés során a hőmérséklet kevésbé emelkedik. A kutatók 2023-ban összehasonlító teszteket végeztek, és azt találták, hogy röntgenvizsgálatokhoz történő mintaelőkészítésnél a kézi őrlés körülbelül 22 százalékkal tisztább eredményt adott. Ez jelentős különbséget jelent a geológiai kutatók számára, akiknél a minták minősége elsődleges fontosságú.
A laboratóriumi minőségű porcelán kaolint (40–50%), földpátot (25–35%) és kvarcot (20–30%) tartalmaz. 1300–1400 °C-on égetve ez a keverék üvegesedik, sűrű, üvegszerű szerkezetet alkotva, amelynek 0,5%-nál kisebb a porozitása. A 2023-as Anyagvizsgálati Jelentés szerint ez a majdnem zéró porozitás megakadályozza a minták felszívódását, így tisztaságuk megőrződik az őrlés során.
7–8-as Mohs-keménységgel a porcelán ellenállóbb a kopásnak, mint a boroszilikát üveg (5,5) vagy az akrilgyanta (2–3). Alumina-szilikát mátrixa kémiai inaktivitást mutat pH 1–14-es tartományban, és ellenáll az oldószernek, így ideális választás a minták integritásának megőrzéséhez kromatográfiai és spektroszkópiai alkalmazásokban.
A porcelán alacsony hőtágulási együtthatója (4,5 × 10⁻⁶/°C) csökkenti a repedés kockázatát exoterm reakciók során. Akár 1000 °C-ig is ellenáll, így jobban teljesít, mint a polimer eszközök, amelyek 80 °C felett deformálódnak. Ez az állapot lehetővé teszi a kalcinálást vagy hamvasztást követő folyamatokat eszköz meghibásodása nélkül.
A porcelán törőtálak és -piszkosok anyagok aprítására olyan mozgás kombinációjával szolgálnak, amely lefelé irányuló nyomást és oldalirányú dörzsölést foglal magában. Amikor valaki lenyomja a piszkót, az megtöri az aprítandó anyag belsejében lévő kristályszerkezeteket. Ugyanakkor a piszko fel-le mozgatása tovább darabolja ezeket a már eltört darabokat még kisebb részekre. Az előző évben a Journal of Materials Processing folyóiratban megjelent kutatás szerint ez a kombinált módszer körülbelül 40 százalékkal jobb konzisztenciát eredményez, mint csupán a merőleges nyomás vagy az oldalirányú dörzsölés külön-külön. A porcelánt különösen hatékonyá teszi belső érdes felülete, amely apró, durva pontokat tartalmaz. Ezek segítenek olyan anyagok aprításában, amelyek keménysége a Mohs-skála szerint 6-os vagy annál alacsonyabb értékű, anélkül, hogy fémrészecskéket adnának a keverékhez – ami különösen fontos, ha bizonyos alkalmazásoknál a tisztaság elengedhetetlen.
| Anyag | Elért átlagos részecseméret (µm) | Szennyeződési veszély | Hőállósági Határ |
|---|---|---|---|
| Porcelán | 15-20 | Alacsony | 450°C |
| Agát | 10-15 | Nincs | 300°C |
| Rozsdamentes acél | 25-50 | Magas (Fe, Cr ionok) | 800°C |
Míg az achát finomabb porokat ér el, a porcelán a teljesítmény és a tartósság közötti egyensúlyt képviseli – az achát hatékonyságának 85%-át nyújtja, ugyanakkor 50%-kal nagyobb ellenállást biztosít az ütés okozta repedésekkel szemben. Hőérzékeny minták esetén a porcelán korlátozza a hőmérséklet-emelkedést 12°C alá a darálás során, elkerülve a fém rendszerekre jellemző hőproblémákat.
A tapasztalt technikusok ±5% szemcseméret-egyenetlenséget érnek el, míg a kezdők ±18%-ot. Az optimális technika a következőket foglalja magában:
A helytelen tisztítás a laboratóriumi szennyeződések 72%-ért felelős. A tisztaság fenntartása érdekében:
Az ASTM C242-22 szerint a hirtelen hőmérsékletváltozások 40%-kal csökkentik a porcelán repedésállóságát. A legfontosabb kezelési gyakorlatok:
A kézi porcelándarálás három fő helyzetben tünteti ki magát:
Noha az automatizálás elterjedt, egy 2024-es laborfelszerelési felmérés szerint a gyógyszeripari minőségellenőrző laborok 83%-a továbbra is porcelán törőtölggyel végzi a hatóanyagok végső ellenőrzését.
A porcelán eszközök használata segít abban, hogy a gyógyszerkészítmények feldolgozása során ne szennyeződjenek, ami nagyban befolyásolja a gyógyszerek hatékonyságát. Ezek az eszközök kémiai reakciómentesek, így kiválóan alkalmasak nedvességet könnyen felvevő anyagok, például az aszkorbinsav őrlésére, mivel nem okoznak kívánatos oxidációs reakciókat. A Journal of Pharmaceutical Innovation 2022-ben közzétett kutatásai szerint érdekes megfigyelés született a kézi őrlési módszerekről. Megállapították, hogy a hőérzékeny, aktív gyógyszerösszetevők esetében a részecskeméret-eloszlás javulása körülbelül 15 százalék volt. Ez a fajta egységesség valós különbséget jelent a gyógyszer szervezeten belüli hatásának előrejelezhetőségében.
Sok geológus előnyben részesíti a mázasítatlan porcelán törőtömlőket, amikor kőzetmintákat kell őrölniük az RFA és RXD vizsgálatokhoz. A porcelán Mohs-keménysége körülbelül 6,5, ami kiválóvá teszi, mivel nem szennyezi a mintát fémekkel, mint például az acél, különösen fontos ez krómvasérc vagy gránát esetén. Néhány friss kutatás különböző módszereket összehasonlítva azt találta, hogy ez a módszer körülbelül 98 vagy 99 százalékos pontosságot biztosít az ötvényelemek nagyon alacsony koncentrációjának kimutatásakor, például 5 milliomod rész per milliónál kisebb mennyiségeknél. Ilyen pontosság nagyon fontos a pontos geológiai elemzésekhez.
A porcelán nem porózus szerkezete kiválóvá teszi fűszerek és növényi anyagok őrléséhez, mivel nem marad meg benne olaj, így kiküszöböli a keresztszennyeződés jelentős problémáját a lipidanalízis során. A laboratóriumok jelentése szerint a részecskék többnyire 100 mikron alatti méretűek, ami körülbelül 34 százalékkal gyorsabb karotinoid-kivonást eredményez, mint a műanyag őrlők esetében. Emellett a porcelán képes közvetlenül a fagyasztóból, körülbelül mínusz 20 Celsius-fokos minták kezelésére, így a nehezen kezelhető illékony szerves vegyületek épek maradnak a megfelelő fitokémiai vizsgálatokhoz. Ez különösen fontos azok számára a kutatók számára, akik megbízható eredményeket várnak el mintaelőkészítési munkájuktól.
EN
