Mendapatkan hasil laboratorium yang andal sangat bergantung pada distribusi partikel yang merata di seluruh sampel, sesuatu yang terjadi saat kita mencampurnya dengan benar. Ketika ilmuwan menggiling bahan secara manual menggunakan mortir dan alu porselen model lama, mereka benar-benar bisa merasakan seberapa halus atau kasar partikel yang dihasilkan. Pendekatan langsung seperti ini membuat perbedaan besar untuk bahan-bahan yang mungkin meleleh atau berubah jika terpapar panas berlebih, itulah sebabnya banyak peneliti tetap memilih metode ini meskipun peralatan baru tersedia. Para ahli dari ACS Sustainable Chemistry menulis tentang hal ini pada tahun 2022, menunjukkan bahwa penggiling mekanis kadang-kadang dapat memanaskan sampel hingga 'matang' alih-alih hanya menghancurkannya.
Sifat halus dan tidak berpori dari porselen membantu mencegah terjadinya kontaminasi antar sampel yang berbeda, yang sangat penting di laboratorium yang harus memenuhi standar ISO 17025. Porselen berlapis glasir tidak bereaksi secara kimia dengan asam maupun basa selama proses pengolahan, sesuatu yang tidak dapat diklaim oleh batu akik maupun baja tahan karat. Karena kinerjanya yang andal ini, sebagian besar laboratorium farmasi cenderung memilih porselen untuk pembuatan serbuk API. Beberapa uji coba terbaru terhadap material mendukung hal ini, menunjukkan alasan mengapa lebih dari empat dari lima laboratorium di industri tersebut telah beralih ke peralatan porselen.
Saat menangani bahan sensitif seperti ekstrak tumbuhan atau kristal yang mengandung air, penggilingan secara manual sebenarnya lebih efektif dalam menjaga integritas sampel. Masalah dengan penggiling mekanis adalah adanya panas yang dihasilkan akibat gesekan. Studi menunjukkan bahwa panas ini sering kali melebihi 40 derajat Celsius dalam sekitar dua pertiga kasus, dan suhu semacam itu dapat mengubah kondisi kimia dalam sampel. Porselen berbeda karena tidak menghantarkan panas dengan baik, sehingga suhu tidak meningkat terlalu tinggi selama proses penggilingan. Para peneliti pada tahun 2023 melakukan uji perbandingan metode dan menemukan bahwa saat mempersiapkan sampel untuk analisis sinar-X, penggilingan manual memberikan hasil yang sekitar 22 persen lebih murni. Hal ini sangat berarti bagi mereka yang bekerja dalam penelitian geologi di mana kualitas sampel sangat penting.
Porselen kelas laboratorium terdiri dari kaolin (40–50%), feldspar (25–35%), dan kuarsa (20–30%). Dipanaskan pada suhu 1.300–1.400°C, campuran ini mengalami vitrifikasi, membentuk struktur padat menyerupai kaca dengan porositas kurang dari 0,5%. Menurut Laporan Analisis Material 2023, porositas yang hampir nol ini mencegah penyerapan sampel, sehingga menjaga kemurnian selama proses penggilingan.
Dengan kekerasan Mohs 7–8, porselen lebih tahan terhadap abrasi dibandingkan kaca borosilikat (5,5) atau akrilik (2–3). Matriks alumina-silikatnya bersifat inert secara kimia dalam rentang pH 1–14 serta tahan terhadap pelarut organik, menjadikannya ideal untuk menjaga integritas sampel dalam aplikasi kromatografi dan spektroskopi.
Koefisien ekspansi termal rendah porselen (4,5 × 10⁻⁶/°C) mengurangi risiko retak selama reaksi eksotermik. Dengan kemampuan menahan suhu hingga 1.000°C, porselen lebih unggul dibanding peralatan polimer yang mengalami deformasi di atas 80°C. Stabilitas ini mendukung proses lanjutan seperti kalsinasi atau pengabuan tanpa kegagalan peralatan.
Mortir dan alu porselen bekerja dengan menggabungkan tekanan ke bawah dan gerakan penggilingan dari sisi ke sisi untuk menghancurkan bahan. Ketika seseorang menekan alu ke bawah, kristal di dalam bahan yang digiling akan pecah. Pada saat yang sama, menggerakkan alu maju mundur di permukaan memotong pecahan yang sudah hancur menjadi fragmen yang lebih kecil lagi. Menurut penelitian yang dipublikasikan dalam Journal of Materials Processing tahun lalu, pendekatan kombinasi ini menghasilkan konsistensi sekitar 40 persen lebih baik dibandingkan hanya menekan lurus ke bawah atau menggiling secara horizontal saja. Yang membuat porselen sangat efektif adalah permukaan bagian dalamnya yang kasar dan mengandung titik-titik abrasif kecil. Titik-titik ini membantu menggiling bahan dengan tingkat kekerasan 6 atau di bawahnya pada skala Mohs tanpa menambahkan partikel logam ke campuran, suatu hal yang sangat penting ketika kemurnian sangat diperlukan dalam aplikasi tertentu.
| Bahan | Ukuran Partikel Rata-rata yang Dicapai (µm) | Risiko Kontaminasi | Ambang Stabilitas Termal |
|---|---|---|---|
| Porcelain | 15-20 | Rendah | 450°C |
| Agate | 10-15 | Tidak ada | 300°C |
| Baja tahan karat | 25-50 | Tinggi (ion Fe, Cr) | 800°C |
Sementara agate menghasilkan serbuk yang lebih halus, porselen menyeimbangkan kinerja dan daya tahan—memberikan 85% efisiensi agate dengan ketahanan terhadap retak benturan 50% lebih tinggi. Untuk sampel yang sensitif terhadap panas, porselen membatasi lonjakan suhu di bawah 12°C selama penggilingan, menghindari masalah termal yang umum terjadi pada sistem logam.
Teknisi berpengalaman mencapai konsistensi ukuran partikel ±5% dibandingkan ±18% pada pemula. Teknik optimal meliputi:
Pembersihan yang tidak tepat menyebabkan 72% insiden kontaminasi di lingkungan laboratorium. Untuk menjaga kemurnian:
Menurut ASTM C242-22, perubahan suhu yang cepat mengurangi ketahanan patah porselen sebesar 40%. Praktik penanganan utama meliputi:
Penggilingan porselen manual unggul dalam tiga skenario utama:
Meskipun otomatisasi telah luas diterapkan, survei peralatan laboratorium tahun 2024 mengungkapkan bahwa 83% laboratorium QC farmasi tetap menggunakan mortir porselen untuk verifikasi akhir API.
Menggunakan alat dari porselen membantu menjaga senyawa obat tetap bebas dari kontaminasi selama proses pengolahan, yang sangat penting bagi efektivitas obat. Alat-alat ini tidak bereaksi secara kimia, sehingga sangat cocok untuk menggiling zat-zat yang mudah menyerap kelembapan, seperti asam askorbat, tanpa menyebabkan reaksi oksidasi yang tidak diinginkan. Melihat penelitian yang dipublikasikan dalam Journal of Pharmaceutical Innovation pada tahun 2022, para ilmuwan menemukan hal menarik mengenai metode penggilingan manual. Mereka mengamati peningkatan sekitar 15 persen dalam distribusi ukuran partikel untuk bahan aktif farmasi yang sensitif dan tidak tahan terhadap panas. Konsistensi semacam ini benar-benar membuat perbedaan dalam prediktabilitas efek obat setelah masuk ke dalam tubuh.
Banyak ahli geologi lebih memilih menggunakan mortir porselen tak berlapis saat mereka perlu menggiling sampel batuan untuk uji XRF dan XRD. Porselen memiliki kekerasan Mohs sekitar 6,5 yang membuatnya sangat baik karena tidak mencemari sampel dengan logam seperti yang terjadi pada baja tahan karat, terutama penting saat bekerja dengan material seperti kromit atau garnet. Beberapa penelitian terbaru yang membandingkan berbagai metode menemukan bahwa pendekatan ini mempertahankan akurasi sekitar 98 hingga 99 persen saat mendeteksi jumlah elemen tanah jarang yang sangat kecil di bawah 5 bagian per juta. Ketepatan semacam ini sangat penting untuk analisis geologi yang akurat.
Sifat porcelin yang tidak berpori membuatnya sangat baik untuk menggiling rempah-rempah dan bahan tumbuhan tanpa menyerap minyak, sehingga mengatasi masalah besar terkait kontaminasi silang selama analisis lipid. Laboratorium melaporkan bahwa sebagian besar waktu mereka mendapatkan partikel di bawah 100 mikron, dan hal ini menghasilkan ekstraksi karotenoid sekitar 34 persen lebih cepat dibandingkan dengan penggiling plastik. Selain itu, porcelin dapat menangani sampel beku langsung dari freezer pada suhu sekitar minus 20 derajat Celsius, sehingga senyawa organik volatil yang sulit tetap utuh untuk pengujian fitokimia yang tepat. Hal ini sangat penting bagi peneliti yang membutuhkan hasil yang andal dari proses persiapan sampel mereka.
EN
