קבלת תוצאות מעבדה אמינות תלויה בפיזור אחיד של חלקיקים בכל רחבי הדגימות, דבר המתרחש כאשר ערבבים אותן כראוי. כשמדענים טוחנים חומרים ידנית באמצעות סירים וטוחנות פורצלן ישנים, הם יכולים להרגיש עד כמה החלקיקים הופכים לקלים או גסים. הגישה המעשית הזו מהותית למקרים שבהם החומר עלול להנתך או להשתנות אם ייחשף לחום מוגזם, ולכן רבים מהחוקרים ממשיכים להעדיף את השיטה הזו גם בעידן של ציוד מתקדם יותר. אנשי ACS Sustainable Chemistry כתבו על כך בשנת 2022, והצביעו על כך שטוחנות מכניות יכולות לפעמים "לבשל" את הדגימה במקום רק לשבור אותה.
הטבע החלק והלא חדור של הפוסלן עוזר למנוע זיהום בין דוגמאות שונות, מה שחשוב במיוחד במעבדות שצריכות לעמוד בתקני ISO 17025. פסיפס מפותח אינו מגיב כימית עם חומצות או בסיסים בתהליך העיבוד, דבר שלא ניתן לומר על אגט ופלדת אל-חלד. בשל הביצועים המתואמים הללו, מרבית מעבדות התרופות נוטות לבחור בפסלין לייצור אבקות API. מספר מבחנים אחרונים על חומרים תומכים בכך, ומדגים מדוע למעלה מחמש שמיניות מהמעבדות בתעשייה עשו את המעבר לציוד מפסלין.
בעת עיסוק בחומרים רגישים כמו חלקי צמח או גבישים שמכילים מים, טחינה ידנית מבצעת עבודה טובה יותר בהשגת שימור של החומר. הבעיה עם מקצפות מכניות היא שהן מייצרות חום באמצעות חיכוך. מחקרים מראים שחום זה לעתים קרובות עולה על 40 מעלות צלזיוס בכ-שני שליש מהמקרים, וחום מסוג זה משנה את התהליכים הכימיים המתרחשים בדוגמה. פורצלן שונה בכך שהוא לא מוליך חום היטב, ולכן הטמפרטורות אינן עולות באותה מידה במהלך העיבוד. חוקרים משנת 2023 ביצעו מבחנים להשוואת שיטות וגילו כי בעת הכנת דוגמאות לניתוח בקרני X, טחינה ידנית הניבה תוצאות שניחרו בכ-22 אחוז. זה מהווה הבדל משמעותי עבור עובדים בתחום המחקר הגאולוגי, שם איכות הדוגמה חשובה ביותר.
חרסינה דוגמת מעבדה מורכבת מ каולין (40–50%), פלדספרט (25–35%) וקוורץ (20–30%). לאחר שימום בטמפרטורה של 1,300–1,400°C, התערובת עובדת זכוכית, ויוצרת מבנה צפוף, דמוי זכוכית עם פחות מ-0.5% חדירות. לפי דוח ניתוח חומרים משנת 2023, חדירות קרובה לאפס זו מונעת ספיגת דגימות, ושומרת על טהרה במהלך טחינה.
עם קשיות מוהס של 7–8, החרסינה עמידה בפני שחיקה טוב יותר מביזוקליש (5.5) או אקריליק (2–3). מטריצת האלומינה-סיליקט שלה אינה פעילה כימית בטווח pH 1–14, ועמידה מולמיסים אורגניים, מה שהופך אותה לרצויה במיוחד לשימור שלמות הדוגמית ביישומים של כרומטוגרפיה וספקטרוסקופיה.
מקדם ההתפשטות התרמית הנמוך של הפורצלן (4.5 × 10⁻⁶/°C) מפחית את הסיכון ל образования סדקים במהלך תגובות אקסותרמיות. היכולת לעמוד בטמפרטורות עד 1,000°C מאפשרת לו להתפקד טוב יותר מאשר כלים פולימריים שמתיוותים בטמפרטורות מעל 80°C. יציבות זו תומכת בתהליכים צורכיים כמו שיזוף או שורפה, מבלי שהכלי ייכשל.
קערות וטוחנות פורצלן פועלות על ידי שילוב של לחץ כלפי מטה עם תנועות טחינה צידודיות כדי לשבש חומרים. כאשר לוחצים על הטוחן, התנופצות מבני גביש בתוך החומר שנطحن. במקביל, תנועת הטוחן קדימה ואחורה על פני השטח מקצצת את החלקים שכבר נשברו לקטעים קטנים עוד יותר. לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה בכתב העת Journal of Materials Processing, שילוב זה יוצר עקביות טובה בכ-40% בהשוואה לשימוש בלעדי בלחיצה ישירה כלפי מטה או בטחינה צידודית בלבד. מה שעושה את הפורצלן יעיל במיוחד הוא שטחו הפנימי הקשה שמכיל נקודות מחדר זעירות. הן עוזרות לטحن חומרים בדירוג 6 או פחות בסולם מוהס, מבלי להוסיף חלקיקים מתכתיים לערבוב, דבר חשוב במיוחד כשנדרשת טהרה לצורך שימושים מסוימים.
| חומר | גודל חלקיק ממוצע שהושג (מיקרומטר) | סיכון להזיה | סף יציבות תרמית |
|---|---|---|---|
| פורצלן | 15-20 | נמוך | 450°C |
| Agate | 10-15 | ללא | 300°C |
| מתכת אל חלד | 25-50 | גבוה (יונים של Fe, Cr) | 800°C |
בעוד אגט מצליח להשיג אבקות עדינות יותר, פורצלן מאוזן בין ביצועים לעמידות – ומייצר 85% מהיעילות של אגט עם עמידות גבוהה ב-50% בפני שברים עקב מכה. עבור דוגמאות רגישות לחום, פורצלן מגביל עלית טמפרטורה לפחות מ-12° צלזיוס במהלך טחינה, וכך מונע בעיות תרמיות הנפוצות במערכות מתכתיות.
טכנאים מיומנים משיגים עקביות בגודל חלקיקים של ±5% בהשוואה ל±18% אצל מתחילים. טכניקה אופטימלית כוללת:
ניקיון לא תקין אחראי ל-72% ממקרי ההזיה במעבדות. כדי לשמור על טהרה:
לפי ASTM C242-22, שינויי טמפרטורה מהירים מקטינים את עמידות הפורצלן בפני שבר ב-40%. פרקטיקות טיפול עיקריות כוללות:
טחינה ידנית של פורצלן מצליחה בשלושה תרחישים מרכזיים:
למרות האוטומציה הרווחת, עלה מסקר ציוד מעבדה משנת 2024 כי 83% מהמעבדות לבדיקת איכות פרמצבטית ממשיכות להשתמש בקערות פורצלן לאימות סופי של חומרים פעילים.
שימוש בכלים מפורצלן עוזר לשמור על תרכובות תרופתיות נטולות זיהום במהלך העיבוד, מה שחשוב מאוד כשמדובר באיך התרופה פועלת. כלים אלו אינם מגיבים כימית, ולכן הם מצוינים לطحن חומרים שסופגים בקלות את הלחות, כמו חומצת אסקורבית, מבלי לגרום לתגובות חמצון לא רצויות. בהסתכלות על מחקר שפורסם בירחון Journal of Pharmaceutical Innovation בשנת 2022, מדענים גילו משהו מעניין בנוגע לשיטות טחינה ידניות. הם צפו בשיפור של כ-15 אחוזים בהתפלגות גודל החלקיקים בחומרים הפעילים הרגישים במיוחד, שלא יכולים לסבול חום רב. עקביות מסוג זה משפיעה באמת על דרגת הנביחות של פעולת התרופה בגוף.
רבים מהגאולוגים מעדיפים להשתמש בקערות פורצלן לא מקולפות כאשר עליהם לطحن דוגמיות סלע לצורך בדיקות XRF ו-XRD. הפורצלן הוא בקשיחות של כ-6.5 בסולם מוהס, מה שעושה אותו מתאים במיוחד מכיוון שהוא אינו מזהם את הדגם במתכות כמו שעשוי לקרות עם נירוסטה, ובמיוחד חשוב כשעובדים עם חומרים כמו כרומיט או גרניט. מחקר חדש יחסית שהשווה בין שיטות שונות מצא כי השיטה הזו שומרת על דיוק של כ-98 או 99 אחוזים בעת חיפוש כמויות זעירות ביותר של יסודות אדמה נדירה מתחת ל-5 חלקים למיליון. דיוק כזה חשוב מאוד לצורך ניתוח גאולוגי מדויק.
הטבע הלא חדורי של הפוסלן הופך אותו למושלם לطحن תבלינים וחומרים צמחיים ללא שימור שמנת, מה שפותר בעיה גדולה של זיהום מוצלב במהלך ניתוח שומנים. מעבדות מדווחות על קבלת חלקיקים מתחת ל-100 מיקרון ברוב המקרים, וזה גורם להאצת חילוץ הקרוטנואידים ב-34 אחוז לעומת שימוש במטחנות פלסטיק. בנוסף, פוסלן מסוגל להתמודד עם דגימות קפואות ישר מתוך הקפיץ בטמפרטורה של כ-20 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, כך ש합רים אורגניים נדיפים אלו נשמרים בשלמותם לצורך בדיקת הפיטוכימיקלים בצורה נכונה. זה חשוב באמת לחוקרים שצריכים תוצאות אמינות ממשחקי ההכנה שלהם.
EN
