Mendapatkan keputusan makmal yang boleh dipercayai sangat bergantung kepada pengagihan zarah yang sekata di seluruh sampel, sesuatu yang berlaku apabila kita mencampurkannya dengan betul. Apabila saintis mengisar bahan secara manual menggunakan lesung dan alu porselin yang konvensional, mereka sebenarnya dapat merasakan betapa halus atau kasarnya zarah tersebut. Pendekatan secara langsung ini membuat perbezaan besar terutamanya bagi bahan yang mungkin melebur atau berubah jika terdedah kepada haba yang berlebihan, justeru itu ramai penyelidik masih lebih memilih kaedah ini walaupun peralatan yang lebih baru tersedia. Pihak ACS Sustainable Chemistry telah menulis mengenai perkara ini pada tahun 2022, menegaskan bahawa pengisar mekanikal kadangkala boleh 'memasak' sampel tersebut bukannya hanya menghancurkannya.
Sifat licin dan tidak berpori pada porselin membantu mengelakkan kontaminasi antara sampel yang berbeza, yang sangat penting di makmal-makmal yang perlu mematuhi piawaian ISO 17025. Porselin berkilap tidak bertindak balas secara kimia dengan asid atau bes semasa proses pemprosesan, sesuatu yang tidak dapat ditawarkan oleh batu akik dan keluli tahan karat. Disebabkan prestasi yang boleh dipercayai ini, kebanyakan makmal farmaseutikal cenderung memilih porselin untuk membuat serbuk API. Beberapa ujian terkini ke atas bahan menyokong perkara ini, menunjukkan sebab lebih daripada empat daripada lima makmal dalam industri telah beralih kepada peralatan porselin.
Apabila menangani bahan sensitif seperti ekstrak tumbuhan atau hablur yang mengandungi air, pengisaran secara manual sebenarnya lebih berkesan dalam mengekalkan integriti sampel. Masalah dengan pengisar mekanikal ialah ia menghasilkan haba melalui geseran. Kajian menunjukkan haba ini kerap kali melebihi 40 darjah Celsius dalam kira-kira dua pertiga situasi, dan suhu sedemikian boleh mengubah proses kimia yang berlaku dalam sampel. Porselin berbeza kerana ia tidak mengkonduksi haba dengan baik, maka suhu tidak meningkat terlalu tinggi semasa pemprosesan. Penyelidik pada tahun 2023 telah menjalankan ujian perbandingan kaedah dan mendapati bahawa ketika menyediakan sampel untuk analisis sinar-X, pengisaran manual memberikan keputusan yang kira-kira 22 peratus lebih tulen. Ini memberi kesan besar kepada mereka yang bekerja dalam penyelidikan geologi di mana kualiti sampel adalah perkara utama.
Porselin berkualiti makmal terdiri daripada kaolin (40–50%), feldspar (25–35%), dan kuartz (20–30%). Dibakar pada suhu 1,300–1,400°C, campuran ini mengalami vitrifikasi, membentuk struktur yang padat dan seakan kaca dengan kurang daripada 0.5% keporosan. Menurut Laporan Analisis Bahan 2023, keporosan hampir sifar ini menghalang penyerapan sampel, mengekalkan kemurnian semasa proses pengisaran.
Dengan kekerasan Mohs bernilai 7–8, porselin lebih tahan haus berbanding kaca borosilikat (5.5) atau akrilik (2–3). Matriks alumina-silikatnya bersifat kimia tidak aktif dalam julat pH 1–14 dan tahan terhadap pelarut organik, menjadikannya ideal untuk mengekalkan integriti sampel dalam aplikasi kromatografi dan spektroskopi.
Pekali pengembangan haba rendah porselin (4.5 × 10⁻⁶/°C) mengurangkan risiko retakan semasa tindak balas eksotermik. Mampu menahan suhu hingga 1,000°C, ia mengatasi alat polimer yang berubah bentuk pada suhu melebihi 80°C. Kestabilan ini menyokong proses hulu seperti kalsinasi atau penghabbukan tanpa kegagalan alat.
Lesung dan alu porselin berfungsi dengan menggabungkan tekanan ke bawah bersama pergerakan mengisar dari sisi ke sisi untuk memecahkan bahan. Apabila seseorang menekan alu ke bawah, ia memecahkan struktur hablur di dalam bahan yang dikisar. Pada masa yang sama, pergerakan alu ulang-alik merentasi permukaan akan menceraikan bahagian-bahagian yang telah pecah itu kepada serpihan yang lebih kecil lagi. Menurut kajian yang diterbitkan dalam Journal of Materials Processing tahun lepas, gabungan pendekatan ini menghasilkan kekonsistenan kira-kira 40 peratus lebih baik berbanding hanya menekan lurus ke bawah atau mengisar secara menegak sahaja. Apa yang menjadikan porselin sangat berkesan ialah permukaan dalaman yang kasar yang mengandungi tompok-tompok kecil kasar. Ini membantu mengisar bahan-bahan dengan nilai 6 atau ke bawah pada skala Mohs tanpa menambah sebarang zarah logam ke dalam campuran, sesuatu yang amat penting apabila kemurnian adalah aspek utama bagi aplikasi tertentu.
| Bahan | Saiz Zarah Purata yang Dicapai (µm) | Risiko Pencemaran | Ambang Kestabilan Terma |
|---|---|---|---|
| Porselen | 15-20 | Rendah | 450°C |
| Akuamarin | 10-15 | Tiada | 300°C |
| Keluli tahan karat | 25-50 | Tinggi (ion Fe, Cr) | 800°C |
Walaupun batu akik menghasilkan serbuk yang lebih halus, porselin menyeimbangkan prestasi dan ketahanan—memberikan 85% kecekapan batu akik dengan rintangan terhadap retakan impak yang 50% lebih tinggi. Untuk sampel yang sensitif terhadap haba, porselin menghadkan lonjakan suhu kepada kurang daripada 12°C semasa pengisaran, mengelakkan masalah haba yang biasa berlaku pada sistem logam.
Juruteknik yang mahir mencapai kekonsistenan saiz zarah ±5% berbanding ±18% pada pemula. Teknik optimum termasuk:
Pembersihan yang tidak betul menyumbang kepada 72% insiden pencemaran dalam persekitaran makmal. Untuk mengekalkan kemurnian:
Mengikut ASTM C242-22, perubahan suhu yang pantas mengurangkan rintangan pecah porselin sebanyak 40%. Amalan pemegangan utama termasuk:
Penggilingan porselin manual unggul dalam tiga senario utama:
Walaupun automasi telah meluas, tinjauan peralatan makmal 2024 mendapati bahawa 83% makmal kawalan kualiti farmaseutikal terus menggunakan lesung dan alu porselin untuk pengesahan akhir API.
Menggunakan alat seramik membantu mengekalkan sebatian perubatan daripada kontaminasi semasa proses pengolahan, yang sangat penting dalam menentukan keberkesanan ubat. Alat-alat ini tidak mengalami tindak balas kimia, jadi sangat sesuai untuk mengisar bahan-bahan yang mudah menyerap air, seperti asid askorbik, tanpa menyebabkan tindak balas pengoksidaan yang tidak diingini. Menurut kajian yang diterbitkan dalam Journal of Pharmaceutical Innovation pada tahun 2022, saintis mendapati sesuatu yang menarik mengenai kaedah pengisaran manual. Mereka mendapati peningkatan sekitar 15 peratus dalam taburan saiz zarah bagi bahan aktif farmaseutikal yang sensitif dan tidak tahan haba tinggi. Konsistensi sebegini benar-benar memberi kesan terhadap kebolehramalan kesan ubat apabila berada di dalam badan.
Ramai ahli geologi lebih suka menggunakan lesung porselin tidak berkilat apabila perlu mengisar sampel batuan untuk ujian XRF dan XRD. Porselin mempunyai kekerasan Mohs sekitar 6.5 yang menjadikannya sangat sesuai kerana ia tidak mencemarkan sampel dengan logam seperti keluli tahan karat, terutamanya penting apabila bekerja dengan bahan seperti kromit atau garnet. Kajian terkini yang membandingkan pelbagai kaedah mendapati pendekatan ini mengekalkan ketepatan sekitar 98 hingga 99 peratus apabila mengesan jumlah kecil unsur tanah jarang di bawah 5 bahagian sejuta. Ketepatan sebegini amat penting untuk analisis geologi yang tepat.
Sifat porcelan yang tidak berpori menjadikannya sangat sesuai untuk mengisar rempah dan bahan tumbuhan tanpa menyerap minyak, yang menyelesaikan masalah besar berkenaan pencemaran silang semasa analisis lipid. Makmal melaporkan mendapat zarah di bawah 100 mikron kebanyakan masa, dan ini membawa kepada kira-kira 34 peratus pengekstrakan karotenoid yang lebih cepat berbanding pengisar plastik. Selain itu, porcelan boleh mengendalikan sampel beku terus daripada peti sejuk beku pada suhu kira-kira minus 20 darjah Celsius, jadi sebatian organik mudah meruap yang sukar itu kekal utuh untuk ujian fitokimia yang betul. Ini amat penting bagi penyelidik yang memerlukan keputusan yang boleh dipercayai daripada kerja penyediaan sampel mereka.
EN
