Uzticamu laboratorijas rezultātu iegūšana ļoti atkarīga no tā, ka daļiņas ir vienmērīgi izkliedētas visā paraugā, kas notiek tad, ja tos pienācīgi sajauc. Kad zinātnieki manuāli sasmalcina vielas, izmantojot vecmodīgus porcelāna traukus un ložmetējus, viņi faktiski var sajust, cik smalkas vai rupjas kļūst daļiņas. Šis rokasgrāmata balstītais pieeja ir īpaši svarīga materiāliem, kas var izkust vai mainīties, ja tie tiek pakļauti pārmērīgai siltumietekmei, tāpēc daudzi pētnieki joprojām dod priekšroku šai metodei, pat ja ir pieejama jaunāka aprīkojuma tehnoloģija. ACS Sustainable Chemistry speciālisti par to rakstīja jau 2022. gadā, norādot, ka mehāniskie sasmalcinātāji reizēm var 'sagatavot' paraugu, nevis vienkārši to sasmalcināt.
Porcelāna gludā, neporaina daba palīdz novērst kontamināciju starp dažādiem paraugiem, kas ir ļoti svarīgi laboratorijām, kuras jāatbilst ISO 17025 standartiem. Glazēta porcelāna neķīmiski nereaģē ar skābēm vai bāzēm apstrādes laikā, ko nevar teikt par ahātu un nerūsējošo tēraudu. Šīs uzticamās darbības dēļ lielākā daļa zāļu ražošanas laboratoriju parasti izvēlas porcelānu aktīvo farmācijas vielu pulveru ražošanai. Daži nesen veikti materiālu testi to apstiprina, parādot, kāpēc vairāk nekā četras no piecām rūpniecības laboratorijām ir pārgājušas uz porcelāna aprīkojumu.
Kad darbojas ar jutīgām vielām, piemēram, augu ekstraktiem vai kristāliem, kas satur ūdeni, roku sasmalcināšana faktiski labāk saglabā paraugu integritāti. Mekhānisku sasmalcinātāju problēma ir tā, ka berze rada siltumu. Pētījumi liecina, ka divās trešdaļās gadījumu šis siltums pārsniedz 40 grādus pēc Celsija, un šāda temperatūra maina paraugā notiekošos ķīmiskos procesus. Porcelāns ir atšķirīgs, jo tas nevada siltumu tik labi, tāpēc apstrādes laikā temperatūra tik daudz neceļas. 2023. gadā zinātnieki veica testus, salīdzinot metodes, un atklāja, ka, gatavojot paraugus rentgenanalīzei, rokas sasmalcināšana deva aptuveni par 22 procentiem tīrākus rezultātus. Tas ir būtisks atšķirības faktors tiem, kas strādā ģeoloģijas pētījumos, kur paraugu kvalitāte ir visbiežāk svarīgākais aspekts.
Laboratorijas klases porcelāns sastāv no kaolīna (40–50%), feldspāta (25–35%) un kvartsa (20–30%). Apdedzinot 1300–1400 °C temperatūrā, šis maisījums pārvēršas stiklveida struktūrā ar mazāk nekā 0,5% porozitāti. Saskaņā ar 2023. gada Materiālu analīzes ziņojumu, šī tuvu nullei porozitāte novērš paraugu absorbciju, uzturot tīrību pulverizēšanas laikā.
Ar Mohsa cietību 7–8 porcelāns iztur abrazīvu labāk nekā borosilikāta stikls (5,5) vai akriliks (2–3). Tā alumīnija-silicīta matrica ir ķīmiski inerta pH diapazonā no 1 līdz 14 un izturīga pret organiskiem šķīdinātājiem, kas to padara par ideālu materiālu paraugu integritātes saglabāšanai hromatogrāfijas un spektroskopijas pielietojumos.
Porcelāna zemais termiskās izplešanās koeficients (4,5 × 10⁻⁶/°C) samazina plaisāšanas risku eksotermisku reakciju laikā. Spējīga izturēt temperatūras līdz 1000°C, tā pārspēj polimēru rīkus, kas deformējas virs 80°C. Šī stabilitāte atbalsta turpmākus procesus, piemēram, kalcināciju vai pelnošanu, bez rīka bojāšanās.
Porcelāna trauki ar kausli darbojas, kombinējot spiedienu no augšas uz leju ar sānu berzēšanas kustībām, lai sasmalcinātu materiālus. Kad kāds nospiež kausli uz leju, tas saplīsa kristālu veidojumus materiālā, kas tiek sasmalcināts. Tajā pašā laikā, pārvietojot kausli uz priekšu un atpakaļ pa virsmu, jau sadauzītās daļas tiek nogrieztas vēl mazākos fragmentos. Saskaņā ar pētījumu, kas publicēts „Journal of Materials Processing” žurnālā pagājušajā gadā, šāda kombinētā pieeja nodrošina aptuveni par 40 procentiem labāku viendabīgumu salīdzinājumā ar vienkāršu taisnu spiedienu vai tikai sānu berzēšanu. To, kas padara porcelānu īpaši efektīvu, ir tā raupja iekšējā virsma, kurā ir mazi abrazīvi punkti. Tie palīdz sasmalcināt materiālus, kuru cietība Mohsa skalā ir 6 vai zemāka, neieviešot maisījumā metāla daļiņas, kas ir ļoti svarīgi tad, ja noteiktās lietošanas jomās ir būtiska tīrība.
| Materiāls | Sasniegtais vidējais daļiņu izmērs (µm) | Kontaminācijas risks | Termiskās stabilitātes slieksnis |
|---|---|---|---|
| Porcelāns | 15-20 | Zema | 450°C |
| Agnēse | 10-15 | Nav | 300°C |
| Nerūsējošais tērauds | 25-50 | Augsts (Fe, Cr joni) | 800°C |
Kaut arī akmens sasniedz smalkāku pulveri, porcelāns līdzsvaro veiktspēju un izturību — nodrošinot 85% no akmens efektivitātes ar 50% lielāku pretestību pret triecienu plaisām. Siltumjutīgiem paraugiem porcelāns ierobežo temperatūras pieaugumu līdz mazāk nekā 12°C šķaida laikā, izvairoties no siltuma problēmām, kas bieži rodas metāla sistēmās.
Pieredzējuši tehnici sasniedz ±5% daļiņu izmēra vienmērīgumu salīdzinājumā ar ±18% iesācējiem. Optimālā tehnoloģija ietver:
Nepareiza tīrīšana ir atbildīga par 72% kontaminācijas gadījumiem laboratorijās. Lai uzturētu tīrīgumu:
Saskaņā ar ASTM C242-22 standartu strauji temperatūras svārstības samazina porcelāna plaisu izturību par 40%. Galvenās apstrādes prakses ietver:
Manuāla porcelāna sasmalcināšana ir labākā trīs galvenos scenārijos:
Neskatoties uz plašu automatizāciju, 2024. gada laboratorijas aprīkojuma aptauja parādīja, ka 83% farmaceitisko QC laboratoriju joprojām izmanto porcelāna traukus un ložmetējus beigu API verifikācijai.
Porcelāna piederumi palīdz uzturēt zāļu savienojumus bez piesārņojuma apstrādes laikā, kas ir ļoti svarīgi attiecībā uz zāļu efektivitāti. Šie piederumi neietekmē vielas ķīmiski, tāpēc tie ir piemēroti higroskopisku vielu, piemēram, askorbīnskābes, sasmalcināšanai, neizraisot nevēlamas oksidācijas reakcijas. Skatoties uz 2022. gadā publicētu pētījumu žurnālā Journal of Pharmaceutical Innovation, zinātnieki atklāja kaut ko interesantu par manuālajām sasmalcināšanas metodēm. Viņi novēroja aptuveni 15 procentu uzlabojumu daļiņu izmēru sadalījumā tiem jutīgajiem aktīvajiem farmaceitiskajiem komponentiem, kuri nespēj izturēt lielu siltumu. Šāda veida viendabīgums faktiski ietekmē zāļu iedarbības prognozējamību organismā.
Daudzi ģeologi dod priekšroku nelakotiem porcelāna traukiem, kad tiem jāsasmalcina klinšu paraugi XRF un XRD testiem. Porcelānam ir Mohsa cietība aptuveni 6,5, kas padara to par lielisku izvēli, jo tas nepiesārņo paraugus ar metāliem, kā to darītu nerūsējošais tērauds, īpaši svarīgi strādājot ar materiāliem kā hromīts vai granāts. Daži nesenāki pētījumi, salīdzinot dažādas metodes, atklāja, ka šis paņēmiens saglabā aptuveni 98 vai 99 procentu precizitāti, meklējot ļoti mazas retzemju elementu koncentrācijas zem 5 daļām uz miljonu. Šāda veida precizitāte ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu pamatīgu ģeoloģisko analīzi.
Porcelāna necaurpūstīgā daba padara to par lielisku materiālu garšvielu un augu materiālu sasmalcināšanai, neuzkrājot eļļas, kas risina lielu problēmu ar krustenošanos lipīdu analīzē. Laboratorijas ziņo, ka vairumā gadījumu iegūst daļiņas zem 100 mikroniem, kas noved pie aptuveni 34 procentu straujākas karotinoīdu ekstrakcijas salīdzinājumā ar plastmasas smalcinātājiem. Turklāt porcelāns var izturēt sasaldētas paraugu devas tieši no saldētāja apmēram mīnus 20 grādos pēc Celsija, tāpēc šie sarežģītie volātie organiskie savienojumi saglabājas neskarti, nodrošinot pienācīgu fitohimikāliju testēšanu. Tas īpaši svarīgi pētniekiem, kuriem nepieciešami uzticami rezultāti no to paraugu sagatavošanas darba.
EN
