Patikimi laboratoriniai rezultatai labai priklauso nuo to, kad dalelės būtų tolygiai paskirstytos visame mėginyje, kas pasiekiama tinkamai sumaišius medžiagą. Kai mokslininkai medžiagas trina rankiniu būdu naudodami senoviškus porceliano mortyrus ir stulpelius, jie gali jausti, kiek dalelės tampa smulkios ar grubios. Šis praktinis metodas yra itin svarbus medžiagoms, kurios gali ištirpti arba pasikeisti, jei būtų per daug šildomos, todėl daugelis tyrėjų vis dar tebenurodo šio metodo, nepaisant naujesnių prietaisų egzistavimo. Apie tai 2022 metais rašė ACS Sustainable Chemistry autoriai, atkreipdami dėmesį, kad mechaniniai malamos kartais veikia panašiai kaip kepimas, o ne tik tiesiog susmulkinimas.
Porceliano lygi ir nepralaidi struktūra padeda išvengti užteršimo tarp skirtingų mėginių, kas laboratorijose, kurios turi atitikti ISO 17025 standartus, yra labai svarbu. Glazūruotas porcelianas apdorojimo metu chemiškai nereaguoja su rūgštimis ar bazėmis, ko negalima pasakyti apie agatą ar nerūdijantį plieną. Dėl tokio patikimo veikimo dauguma farmacijos pramonės laboratorijų renkasi porcelianą AKP miltelių gamybai. Kai kurie naujausi medžiagų tyrimai tai patvirtina, parodydami, kodėl daugiau nei keturios iš penkių šios pramonės šakos laboratorijų jau pereina prie porceliano įrangos.
Kai dirbama su jautriais medžiagų pavyzdžiais, tokiais kaip augalų ekstraktai ar vandenį turintys kristalai, rankinis malimas išlaiko mėginius nepažeistus geriau. Mechaninių malimų problema ta, kad dėl trinties kyla šiluma. Tyrimai parodė, kad tokia šiluma daugiau nei dviejose trečdalyje atvejų dažnai viršija 40 laipsnių Celsijaus, o toks šilumos kiekis keičia cheminę mėginio būseną. Porcelianas skiriasi tuo, kad jis blogai laidus šilumai, todėl apdorojimo metu temperatūra kyla mažiau. 2023 metais mokslininkai atliko tyrimus, lygindami metodus, ir nustatė, kad ruošiant mėginius rentgeno spindulių analizei, rankinis malimas duoda apie 22 procentais grynesnius rezultatus. Tai svarbus skirtumas geologijos tyrimų srityje, kur ypač svarbi mėginių kokybė.
Laboratorinės kokybės porcelianas sudarytas iš kaulino (40–50 %), feldspato (25–35 %) ir kvarco (20–30 %). Apkaitintas 1 300–1 400 °C temperatūroje, ši mišiniui vyksta stiklėjimas, susidaro tanki, stiklui panaši struktūra su mažiau nei 0,5 % porėtumu. Pagal 2023 metų medžiagų analizės ataskaitą, šis beveik nulinis porėtumas neleidžia imčių įsisavinimo, užtikrindamas grynumą malant.
Turėdamas Mohso kietumą 7–8, porcelianas atsparus dilimui geriau nei borosilikatinis stiklas (5,5) ar akrilas (2–3). Dėl savo aliuminio silikato matricos jis chemiškai inertus esant pH nuo 1 iki 14 ir atsparus organiniams tirpikliams, todėl yra idealus imčių vientisumui išlaikyti chromatografijos ir spektroskopijos taikymo srityse.
Porceliano žemas terminio plėtimosi koeficientas (4,5 × 10⁻⁶/°C) sumažina įtrūkimų riziką vykstant egzoterminėms reakcijoms. Gebėdamas išlaikyti temperatūrą iki 1 000 °C, jis veikia geriau nei polimeriniai įrankiai, kurie deformuojasi esant temperatūrai aukštesnei nei 80 °C. Ši stabilumo savybė užtikrina patikimą naudojimą tolesniuose procesuose, tokiuose kaip kaitinimas arba pelenavimas, neprarandant įrankio funkcionalumo.
Porcelianiniai mišėjai ir pūsleliai veikia, derinant žeminantį slėgį su šoniniais trinančiais judesiais, kad būtų sunaikintos medžiagos. Kai kas nors paspaudžia į pūslelį, tai suskyla kristalinės formacijos viduje trinamoje medžiagoje. Tuo pačiu metu, judindamas pūslelį pirmyn atgal per paviršių, jis perpjauna jau subyrėjusias daleles dar mažesniems fragmentams. Pagal praėjusiais metais paskelbtą tyrimą „Journal of Materials Processing“, tokia kombinuota priemonė sukuria apie 40 procentų geresnį vientisumą, lyginant su tiesioginiu spaudimu žemyn arba vien tik šoniniu trinimu. Tai, kas daro porcelianą ypač veiksmingą, yra jo grubus vidinis paviršius, kuriame yra mažyčių abrazyvinių taškelių. Jie padeda malti medžiagas, kurios Mohso skalėje įvertintos 6 arba žemiau, nesudarant jokių metalo dalelių mišinyje, kas yra labai svarbu tais atvejais, kai tam tikroms aplikacijoms reikalingas grynumas.
| Medžiaga | Pasiektas vidutinis dalelių dydis (µm) | Užteršimo rizika | Šiluminės stabilumo riba |
|---|---|---|---|
| Porcelanas | 15-20 | Mažas | 450°C |
| Aguotas | 10-15 | Nėra | 300°C |
| Nerūdantis plienas | 25-50 | Aukštas (Fe, Cr jonų) | 800°C |
Kol agatas pasiekia smulkesnius miltelius, porcelianas suteikia subalansuotą našumą ir ilgaamžiškumą – pasiekdamas 85 % agato efektyvumo su 50 % didesniu atsparumu smūginiam trūkinėjimui. Šilumai jautriems mėginiams porcelianas malimo metu riboja temperatūros šuolius iki 12 °C, išvengiant šiluminių problemų, būdingų metalinėms sistemoms.
Patyrę technikai pasiekia ±5 % dalelių dydžio nuoseklumą, palyginti su ±18 % pradedančiųjų. Optimali technika apima:
Netinkamas valymas sudaro 72 % laboratorijų terštumo atvejų. Siekiant išlaikyti grynumą:
Pagal ASTM C242-22 standartą, staigūs temperatūros pokyčiai porceliano lūžio atsparumą sumažina 40 %. Svarbiausi elgesio su priemonėmis principai apima:
Rankinis porceliano malimas puikiai tinka trimis pagrindinėmis situacijomis:
Nepaisant plačios automatizacijos, 2024 m. laboratorinės įrangos apklausa parodė, kad 83 % farmacijos kokybės kontrolės laboratorijų toliau naudoja porceliano trintuvus galutinei AKP patikrai.
Porcelianiniai įrankiai padeda išlaikyti vaistinius junginius nepašalintus nuo užterštumo per apdorojimą, kas yra labai svarbu, atsižvelgiant į vaistų veiksmingumą. Šie įrankiai nereaguoja cheminėmis reakcijomis, todėl puikiai tinka malimui drėgmę lengvai sugeriančioms medžiagoms, pvz., askorbo rūgščiai, nekeldami nereikalingų oksidacijos reakcijų. Remiantis 2022 metais žurnale Journal of Pharmaceutical Innovation paskelbtais tyrimais, mokslininkai pastebėjo įdomų dalyką apie rankinio malimo metodus. Jie pastebėjo apie 15 procentų pagerėjimą dalelių dydžio pasiskirstyme tiems jautriems aktyviems farmaciniams ingredientams, kurie negali išlaikyti didelės temperatūros. Toks vienodumas tikrai daro skirtumą, kaip numanomas vaisto poveikis organizme.
Daugelis geologų renkasi nespalvinto porceliano trintuvus, kai reikia sutrinti uolienų mėginius XSP ir XRD tyrimams. Porcelianas turi Mohso kietumą apie 6,5, dėl ko jis puikiai tinka, nes neapterša mėginio metalais, kaip tai padarytų nerūdijantis plienas, ypač svarbu dirbant su medžiagomis, tokiomis kaip chromitas ar granatas. Kai kurie naujausi tyrimai, lyginant įvairius metodus, parodė, kad šis metodas išlaiko apie 98–99 procentų tikslumą nustatant labai mažus retųjų žemių elementų kiekius, esančius žemiau 5 milijonų dalių. Toks tikslumas yra labai svarbus tiksliai geologinei analizei.
Porceliano nepralaidumas padaro jį puikiu parinkimu prieskonių ir augalinių medžiagų malimui, nes jis neišlaiko aliejų, o tai išsprendžia didelę kryžminės užterštumo problemą lipidų analizės metu. Laboratorijos praneša, kad daugumą laiko gaunamos dalelės mažesnės nei 100 mikronų, o tai leidžia apie 34 procentais greitesnę karotenoidų ekstrakciją lyginant su plastikiniais malimais. Be to, porcelianas gali tvarkyti šaldytus mėginius tiesiogiai iš šaldytuvo esant maždaug minus 20 laipsnių Celsijaus temperatūrai, todėl tie sudėtingi lakieji organiniai junginiai išlieka nepažeisti tinkamai fitocheminei analizei. Tai ypač svarbu tyrėjams, kurie turi gauti patikimus rezultatus iš savo mėginių paruošimo darbų.
EN
