Het verkrijgen van betrouwbare laboratoriumresultaten hangt sterk af van een gelijkmatige verdeling van deeltjes in de monsters, wat optreedt wanneer deze goed worden gemengd. Wanneer wetenschappers materialen handmatig vermalen met traditionele porseleinen mortieren en stampertjes, kunnen ze voelen hoe fijn of grof de deeltjes worden. Deze hands-on aanpak maakt het verschil bij stoffen die kunnen smelten of veranderen bij teveel warmte, wat verklaart waarom veel onderzoekers deze methode nog steeds verkiezen ondanks de beschikbaarheid van modernere apparatuur. De mensen van ACS Sustainable Chemistry schreven hierover in 2022 en wezen erop dat mechanische malers de monster soms kunnen 'koken' in plaats van alleen maar te vermalen.
De gladde, niet-poreuze aard van porselein helpt voorkomen dat besmetting optreedt tussen verschillende monsters, wat zeer belangrijk is in laboratoria die moeten voldoen aan ISO 17025-normen. Geglazuurd porselein reageert niet chemisch met zuren of basen tijdens de verwerking, iets wat agaat en roestvrij staal niet kunnen beweren. Vanwege deze betrouwbare prestaties kiezen de meeste farmaceutische laboratoria ervoor om porselein te gebruiken voor het maken van API-poeders. Enkele recente tests met materialen bevestigen dit en laten zien waarom meer dan vier op de vijf laboratoria in de industrie zijn overgestapt op porseleinen apparatuur.
Bij het werken met gevoelige stoffen zoals plantenextracten of waterhoudende kristallen, behoudt handmatig malen de monsters doorgaans beter intact. Het probleem met mechanische molens is dat ze warmte genereren door wrijving. Studies tonen aan dat deze warmte in ongeveer twee derde van de gevallen boven de 40 graden Celsius komt, en die temperatuur verandert de chemische samenstelling van het monster. Porselein is anders, omdat het slecht warmte geleidt, waardoor de temperaturen tijdens de verwerking minder stijgen. Onderzoekers uit 2023 voerden tests uit om methoden te vergelijken en ontdekten dat handmatig malen bij voorbereiding op röntgenanalyse resultaten opleverde die ongeveer 22 procent zuiverder waren. Dit maakt een groot verschil voor mensen die werkzaam zijn in de geologische wetenschap, waar de kwaliteit van monsters het belangrijkst is.
Laboratoriumporselein bestaat uit kaolin (40–50%), veldspaar (25–35%) en kwarts (20–30%). Bij een brenntemperatuur van 1.300–1.400 °C ondergaat dit mengsel verlijzing, waardoor een dichte, glasachtige structuur ontstaat met minder dan 0,5% porositeit. Volgens het Materialenanalyserapport van 2023 voorkomt deze bijna nul porositeit monstersabsorptie, waardoor de zuiverheid tijdens het malen behouden blijft.
Met een Mohs-hardheid van 7–8 is porselein beter bestand tegen slijtage dan borosilicaatglas (5,5) of acryl (2–3). De alumina-silicaatmatrix is chemisch inert in het pH-bereik van 1 tot 14 en resistent tegen organische oplosmiddelen, wat het ideaal maakt om de integriteit van monsters te behouden bij chromatografie- en spectroscopietoepassingen.
De lage thermische uitzettingscoëfficiënt van porselein (4,5 × 10⁻⁶/°C) vermindert het risico op barsten tijdens exotherme reacties. Omdat het temperaturen tot 1.000 °C aankan, presteert het beter dan polymeer gereedschap dat vervormt boven 80 °C. Deze stabiliteit ondersteunt downstream processen zoals calcinatie of inzameling zonder dat het gereedschap uitvalt.
Porseleinen mortieren en stompers werken door een combinatie van neerwaartse druk en heen-en-weergaande malende bewegingen om materialen te vermalen. Wanneer iemand op de stomper drukt, worden kristalvormingen in het te vermalen materiaal verpulverd. Tegelijkertijd zorgt het heen-en-weer bewegen van de stomper over het oppervlak ervoor dat deze al gebroken stukken worden afgeschaafd tot nog kleinere fragmenten. Volgens onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd in het Journal of Materials Processing, levert deze gecombineerde aanpak ongeveer 40 procent betere consistentie op in vergelijking met alleen rechtafschuiven of enkel zijwaarts malen. Wat porselein bijzonder effectief maakt, is het ruwe binnenoppervlak dat kleine schurende plekjes bevat. Deze helpen materialen met een hardheid van 6 of lager op de schaal van Mohs te vermalen zonder metalen deeltjes aan het mengsel toe te voegen, wat belangrijk is wanneer zuiverheid cruciaal is voor bepaalde toepassingen.
| Materiaal | Gemiddelde bereikte deeltjesgrootte (µm) | Besmettingsrisico | Thermische Stabiliteitsdrempel |
|---|---|---|---|
| Porselein | 15-20 | Laag | 450°C |
| Agate | 10-15 | Geen | 300°C |
| Roestvrij staal | 25-50 | Hoog (Fe, Cr ionen) | 800°C |
Hoewel agaat fijnere poeders oplevert, biedt porselein een balans tussen prestatie en duurzaamheid — het levert 85% van de efficiëntie van agaat met 50% grotere weerstand tegen slagbreuken. Voor warmtegevoelige monsters beperkt porselein temperatuursprongen tot minder dan 12°C tijdens het malen, waardoor thermische problemen die vaak optreden bij metalsystemen worden vermeden.
Ervaringsdeskundigen bereiken een consistentie in deeltjesgrootte van ±5% vergeleken met ±18% bij beginners. Optimale techniek omvat:
Ongeschikte reiniging is verantwoordelijk voor 72% van de besmetting in laboratoria. Om de zuiverheid te behouden:
Volgens ASTM C242-22 verminderen snelle temperatuurschommelingen de breukbestendigheid van porselein met 40%. Belangrijkste behandelingspraktijken zijn:
Handmatig porseleinen malen onderscheidt zich in drie belangrijke scenario's:
Ondanks wijdverspreide automatisering blijkt uit een enquête onder laboratoriumapparatuur uit 2024 dat 83% van de farmaceutische QC-laboratoria nog steeds porseleinen mortieren gebruiken voor de definitieve verificatie van API's.
Het gebruik van porseleinen gereedschappen helpt medicinale stoffen vrij te houden van verontreiniging tijdens de verwerking, wat veel invloed heeft op hoe goed medicijnen werken. Deze gereedschappen reageren niet chemisch, waardoor ze uitstekend geschikt zijn om stoffen te malen die gemakkelijk vocht absorberen, zoals ascorbinezuur, zonder ongewenste oxidatiereacties te veroorzaken. Uit onderzoek dat in 2022 werd gepubliceerd in het Journal of Pharmaceutical Innovation, bleek iets interessants over handmatige malmethoden. Wetenschappers zagen een verbetering van ongeveer 15 procent in de deeltjesgrootteverdeling voor die gevoelige actieve farmaceutische ingrediënten die weinig hitte verdragen. Deze consistentie maakt daadwerkelijk een verschil in hoe voorspelbaar de effecten van een medicijn in het lichaam zullen zijn.
Veel geologen gebruiken bij voorkeur ongeglazuurde porseleinen mortieren wanneer ze rotsmonsters moeten vermalen voor XRF- en XRD-tests. Porselein heeft een hardheid van ongeveer 6,5 op de schaal van Mohs, waardoor het uitstekend geschikt is omdat het het monster niet verontreinigt met metalen zoals roestvrij staal dat zou doen, vooral belangrijk bij materialen zoals chroomerts of granaat. Uit recent onderzoek waarin verschillende methoden werden vergeleken, blijkt dat deze methode ongeveer 98 of 99 procent nauwkeurigheid behoudt bij het detecteren van zeer kleine hoeveelheden zeldzame aardmetalen onder de 5 delen per miljoen. Dat soort precisie is van groot belang voor accurate geologische analyse.
De niet-poreuze aard van porselein maakt het uitstekend geschikt voor het malen van kruiden en plantaardig materiaal zonder olie te behouden, wat een groot probleem oplost met kruisbesmetting tijdens de vetanalyse. Laboratoria melden dat ze meestal deeltjes onder de 100 micron krijgen, wat leidt tot ongeveer 34 procent snellere extractie van carotenoïden in vergelijking met plastic molens. Bovendien kan porselein bevroren monsters direct uit de vriezer verwerken bij ongeveer min 20 graden Celsius, zodat die lastige vluchtige organische verbindingen intact blijven voor correcte fytochemische analyse. Dit is echt belangrijk voor onderzoekers die betrouwbare resultaten nodig hebben bij hun monsterbereiding.
EN
