特色果蔬汁饮料车间工艺设计.docx

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特色果蔬汁饮料车间工艺设计

特色果蔬汁饮料车间工艺设计

目录

第1章.前言7

1.项目背景7

1.1果蔬汁在中国现状与发展趋势7

1.2  果蔬汁的营养价值 7

1.3立项必要性与市场分析8

1.3.1广西发展果蔬汁加工的优势8

1.4设计依据与原则9

1.4.1设计依据9

1.4.2设计原则 9

1.4.3设计范围10

1.4.4设计思路11

第2章.产品方案及班产量11

2.1制定产品方案11

2.1.1方案要求 11

2.2班产量的确定11

2.2.1番茄汁 12

2.2.2苦瓜汁13

2.2.3橙汁果汁13

2.3产品方案表13

2.3.1产品规格14

第3章.产品工艺流程的确定及论证15

3.1工艺流程概要15

3.2番茄蔬菜汁饮料配方：

15

3.3工艺流程 15

3.4操作要点说明17

第4章.物料衡算25

4.1番茄汁产品25

4.2其他类别需求量25

4.2.2白砂糖、蜂蜜、柠檬酸需求量26

4.3包装材料27

第5章.设备选型与平衡29

5.1设备选型原则29

5.2设备选型一般要求。

29

5.3生产能力估算30

5.4设备选型31

第6章.车间工艺平面布置42

6.1车间工艺布置42

6.2.生产车间布置说明42

第七章.参考文献50

摘要

本工艺设计说明书是根据设计任务书的内容，经过综合“年产1.8万吨特色果蔬汁饮料车间工艺设计（在广泛收集资料整理后，根据目前我国果蔬汁的发展与需求生产新型的果蔬汁饮料为消费者提供更多绿色而且健康的选择。

本设计以经济效益和优先采用先进设备为原则，选取产品的工艺流程和设备，说明书中阐述了番茄汁的加工，对产品方案进行了比较择优选型，对原辅材料进行了介绍，对果蔬汁的工艺流程、物料衡算、工艺操作和各个工序、设备选型作了详细的论述，并利用工艺流程图和物料处理作了直观的说明。

关键词：

果蔬汁；物料衡算；设备选型；工艺流程；等。

前言

1.项目背景

1.1果蔬汁在中国现状与发展趋势

近20年来，我国果蔬汁工业保持了21%以上的增长速度，复合果蔬汁工业在食品工业中已占据了十分重要的地位。

近年来，直饮型复合蔬菜汁、复合水果汁以及复合果蔬汁产品都有了很大的消费市场。

国外开发了许多产品，番茄、胡萝卜、菠菜、芦笋等多种蔬菜复合汁、果蔬复合汁等投入市场，产生了显著地社会效益和经济效益，可见复合果蔬汁具有很大的市场潜力。

根据EuromonitorInternational资料显示，中国果蔬的下架（即连锁式销售）销售额由2000年的164亿元人民币，增长至2005年的405亿元，复合增长率为19.9%，而同期全球果蔬汁下架销售额的复合增长率为5.6%。

另外，以销量计算,2005年中国售45亿公升的果蔬汁，相比2000年的16亿公升增加近两倍。

Euromonitor预测,中国果蔬汁市场的销量将由去年的53亿公升，增加至2010年的78亿公升，复合增长率为10.1%，同期全球果蔬汁市场的复合年增长率仅为3.9%。

1.2  果蔬汁的营养价值 

果蔬汁是以新鲜或冷藏果蔬为原料，经压榨或生物酶作用而提取的汁液，可分为澄清型和混浊型特色果蔬汁。

复合果蔬汁不仅含有丰富的微生素、矿物质、膳食纤维、蛋白质和药用成分等，而且作为一种弱碱性食品，可中和禽兽肉、谷物消化后所产生的酸，对维持体内酸碱平衡，增进人体健康有着重要作用，具有其他食品不可代替的生理功能。

随着生活水平的提高，生活方式的改变，人们对饮食的消费将趋向于天然、营养、健康、方便。

因此，特色果蔬汁将以其独特的风味、营养、保健功能和纯天然性，逐步受到人们的青睐，必将成为饮料市场的销售热点，其产业化发展前景和市场前景十分广阔。

1.3立项必要性与市场分析

1.3.1广西发展果蔬汁加工的优势

近年来，国家提出西部大开发战略，给地处大西南的广西带来了发展的机遇。

南宁市是广西首府，也是广西经济发展的龙头，有着更强的发展优势。

并且南宁有着良好的地理和气候优势。

市政府对利用这一优势大力发展亚热带果蔬高度重视，现果蔬种植面积已达到数万亩。

但南宁市的食品加工业较落后，至今还没有生产果蔬汁和果蔬浓缩汁的企业，也没有象样的果蔬加工企业。

为了加快果蔬加工业发展，将果蔬资源优势转化为产业优势，南宁市又出台了一系列的优惠政策，并将果蔬加工业列为“十五”的重点发展产业，将大力发展果蔬加工业，将果蔬加工业作为一项重点产业来扶持，投入了大量人力、物力。

1.3.2立项必要性与市场展望

纵观果蔬加工业，果蔬汁一直是近20年来果蔬加工业中发展最快、最有潜力的一个行业。

在当今的世界饮料市场，称霸近百年的碳酸饮料市场已开始萎缩。

由于具有健康概念，消费者更偏好购买瓶装水、茶、果蔬汁等非碳酸饮料，并称之为新世纪饮料。

果蔬汁集环保、健康、营养和农、工、贸一体化等多种优势，更是受到政府的大力支持。

为此，利用南宁市有利的资源优势和政策优势，采用先进的生产技术，紧紧抓住国内外良好的发展机遇，及时大力开发果蔬汁饮料，一定能产生良好的经济效益和社会效益。

1.4设计依据与原则

1.4.1设计依据

以年产1.8万吨特色果蔬汁饮料车间工艺设计为依据，决定生产以下几个品种的产品：

番茄汁饮料9000吨、苦瓜清凉饮料6000吨、橙汁果汁饮料3000吨，采取3:

2：

1的产量生产模式。

统一采用500mlPET瓶装，外包装采用瓦楞纸包装，每箱装15瓶。

选用先进生产工艺与设备，参考相关法规、文献和资料【3-5】，遵循GMP原则，经过详细计算，初步完成工艺设计。

1.4.2设计原则 

以社会主义经济规律的特点为指导思想，将最新的科技成就先进的工艺流程和最佳的机械设备应用到设计中去。

必须认真考虑，技术上的可靠性，生产上的可行性和经济上的合理性，与当地具体情况想结合，达到优质、高产、高效、节能、精巧、耐用、安全的目的。

1.4.3设计范围

设计范围主要包括产品生产方案的制定、产品工艺流程、工艺论证和操作要点，主要原辅料及质量标准，物料衡算和设备选型及平衡等。

1.4.4设计思路

确定生产方案及班产量→确定工艺流程→绘制工艺流程简图→工艺论证和操作要点→物料衡算→设备选型等。

2.产品方案及班产量

2.1制定产品方案

南宁市是个果蔬丰富的地区，水果、蔬菜的季节性很强，顺应市场需求季节变化特性，采用多品类导入市场；并且品种多样化可以降低企业风险，经过对市场进行周密研究，决定生产以下几个品种的产品：

番茄汁饮料、苦瓜清凉饮料、橙汁果汁饮料，采取3:

2：

1的产量生产模式。

统一采用500mlPET瓶装，外包装采用瓦楞纸包装，每箱装15瓶。

2.1.1方案要求 

  考虑产品的季节性，使产品的产量、劳动力、班次、设备生产、水、电、汽基本平衡，实现经济运行，合理生产。

2.2班产量的确定

根据设计要求，拟建厂为年产1.8万吨特色果蔬汁饮料的产量，主要原料为番茄、苦瓜和橙汁。

在实际生产中由于果汁在管道中流通及灌装过程中会有一定的损耗，据资料显示，该损耗为1%【数据1%来自朱蓓薇 《饮料生产工艺与设备选用手册》化学工业出版社 北京  2003】，且在生产中有时会出现爆瓶、破裂的现象,根据质量控制图原理，产品的合格率取99.7%【数据99.7%来自冯叙桥、赵静 《食品质量管理学》中国轻工业出版社  北京  2005】。

虽然每班为8小时制，但实际上这8小时并非全部用于生产，配料可以在生产之前的环节进行，但清洗设备是在生产后即包括在8小时内，所以实际生产是以7.5小时为计。

本设计按照任务书的要求：

年产1.8万吨特色果蔬汁饮料，其中番茄汁饮料生产9000吨、苦瓜清凉饮料生产6000吨、橙汁果汁饮料生产3000吨。

2.2.1番茄汁 

一年以旺季（3班制）生产的总天数为96天，即班产量=年产量/总班数实际班产量=9000/96×3≈32t

番茄汁以每瓶为500ml，由于考虑到生产的具体情况，一般以7.5小时计算：

每小时产量为=32/7.5≈5t/h

每小时生产的瓶数为N =5000/0.5=10000瓶/h 

2.2.2苦瓜汁

一年以中季（2班制）生产的总天数为105天，即班产量=年产量/总班数实际班产量=6000/105×2≈29t

苦瓜汁以每瓶为500ml，由于考虑到生产的具体情况，一般以7.5小时计算：

每小时产量为=29/7.5≈4t/h

每小时生产的瓶数为N =4000/0.5=8000瓶/h 

2.2.3橙汁果汁

一年以中季（2班制）生产的总天数为95天，即班产量=年产量/总班数实际班产量=3000/95×2≈16t

苦瓜汁以每瓶为500ml，由于考虑到生产的具体情况，一般以7.5小时计算：

每小时产量为=16/7.5≈2.5t/h

每小时生产的瓶数为N =2500/0.5=5000瓶/h 

2.3产品方案表

本厂主要生产番茄汁饮料、苦瓜清凉饮料、橙汁果汁饮料。

产品方案如下：

产品名称

年产量/t

日产量/t

班产量/t

1月20天 

2月20天

3月25天

4月27天

5月24天

6月27天

7月27天

8月26天

9月25天

10月24天

11月26天

12月25天

番茄果蔬汁饮料

9000

94

32

苦瓜清凉饮料

6000

58

29

橙汁果汁饮料

3000

32

16

注：

表示本月为二班生产 表示本月为三班生产 

上面是蔬汁生产车间的产品方案，产品为番茄汁饮料、苦瓜清凉饮料、橙汁果汁饮料，每个品种各有两条生产线。

该生产车间旺季每天工作三班，中季每天工作两班，每班为8个小时，每个星期工作为六天，元旦放假一天，五一国际劳动节，十一国庆节放假3天，春节放假10天，年生产天数为296天。

产品名称

规格（ml）

番茄汁饮料

500（PET瓶）

苦瓜清凉饮料

500（PET瓶）

橙汁果汁饮料

500（PET瓶）

2.3.1产品规格

2.4班产量的论证 

本厂生产的三种果蔬汁产品，都是根据原料的季节性变化来生产的，这样就能保证了生产的连续性。

从产品方案看，三种果蔬汁的生产根据当地季节性的变化安排的班次也不同，主要考虑到番茄在2-5月份正是番茄的上市时间，也视为主打品牌，安排生产的班次相对多些，而南宁从6-11月份天气较热，市场对解暑饮料的需求多，安排两个班次足以瞒住市场需求。

可见这种方案是比较合理的。

3.产品工艺流程的确定及论证

3.1工艺流程概要

以下工艺流程的确定，是在汲取前人研究的基础上并经实验测试论证得到的工艺参数，根据原料的加工特性，原料消耗少和营养损失低来选择加工产品的工艺。

本工艺的优点在于本工艺流程能很好的保持了番茄等产品的营养成分、并且成品的色泽口味良好，保持了番茄应有的口感。

3.2番茄蔬菜汁饮料配方：

番茄汁30%食用盐1.2%柠檬酸0.2%蔗糖1%增稠剂0.2%定容加之100%（添加增稠剂对番茄饮料风味、口感、稳定性所产生的影响见文献[6]）

3.3工艺流程 

新鲜番茄

↓

挑选

↓

清洗

↓

破碎

预热

↓

榨汁

↓

调配

↓

定容

↓

脱气均质

↓

瓶盖UHT杀菌PET瓶原料

↓↓↓

杀菌→清洗→冲瓶、灌装、封盖←风送←吹瓶

↓

瓶身吹干

↓

套标

↓

喷码

↓

灯检

↓

装箱

↓

成品

↓

堆栈入库

番茄汁工艺流程图1-1

3.4操作要点说明

3.4.1选料

挑选成熟适度、完整、无病害、无腐烂、圆润饱满、色泽鲜艳、香味浓的新鲜番茄，其可溶性固形物大于5%，甜度、酸度较高易于破碎。

3.4.2.清洗 

清洗的目的在于洗去番茄表面附着的灰尘、泥沙和大量的微生物及部分残留的农药，保证产品清洁卫生。

洗涤用水最好是使用软水，洗涤前用水浸泡效果更好。

原料上残留农药须用0.5%~1.5%的盐酸溶液洗涤，在常温下浸泡数分钟，再用流动的清水洗去化学药剂。

生产上主要使用的清洗设备有喷淋式清洗机和压气式清洗机。

3.4.3破碎 

破碎时采用锤片式破碎机，破碎的目的在于提高出汁率。

同时为了提高番茄汁的品质，降低营养成分的溶出，以及减少氧化变色，还可采用瞬时加热破碎装置。

3.4.4.预热 

番茄在破碎后、取汁前须迅速加热至85℃以上预热数分钟，以消毒灭菌，提高出汁率和品质，增加番茄汁的稳定性。

3.4.5榨汁 

番茄含有丰富的汁液，可用压榨法榨汁，主要用到的压榨机是连续螺旋式压榨机。

螺旋式压榨机是在螺旋和筛孔之间挤压破碎成浆而取汁。

3.4.6调配

将番茄原汁与盐、砂糖、柠檬酸、增稠剂等配料混匀，配料约占料液40%，其中砂糖1%、精盐0.5%. 

3.4.7脱气、均质

番茄细胞间隙存在大量空气，在番茄原料的破碎、取汁工序中会混入大量的空气，可导致番茄汁营养成分和色泽的变差，故可以采用一定的机械和化学方法除去番茄汁中的气体。

可将番茄汁在40~50℃下和0.6MPa左右的真空度下处理，此时可除去番茄汁中90%的空气。

然后用高压均质机在15MPa-20MPa压力下均质。

3.4.8杀菌、冷却

杀菌方式有三种：

巴氏杀菌、高温短时杀菌、超高温瞬时杀菌，本工艺选用超高温瞬时杀菌。

对于番茄汁而言，利用超高温瞬时杀菌技术能够减少营养损失，杀菌温度135℃，杀菌时间4~6秒。

将进行超高温瞬时杀菌后的番茄汁，立即冷却至室温25℃，置于无菌罐中暂存。

3.4.9灌装封盖

采用全自动三合一无菌灌装机灌装，用自动真空封罐机封盖，工作真空度为0.04Mpa。

平均净含量不低于标识含量，灌装后瓶口螺纹处无糖浆残留，品控员检查旋盖、有无异物等全面合格后方可灌装；开机前要求对每个封头产品进行检查，确保旋盖不漏液、不漏气，松紧适度；瓶盖盖体洁净无异物粘附。

3.5.0喷码

要求完整、清晰、准确、字符高2-3毫米，喷码位置为瓶盖，喷码式样为“上一行为生产日期，如2011/10/21，下一行为时间和班次，如08：

28：

08B，两行对应平行，B为班次”。

3.5.1灯检

灯检是是背光照射下由人工对产品进行质量检查，将有杂质、液位不够等问题产品拣出的操作。

检出有杂质、扁瓶、液位低、喷码不良、标签不良等的产品

3.5.2装箱

本设计采用瓦楞纸箱进行包装，500ml瓶为15瓶/箱。

装箱数量准确，外包装箱整洁。

3.5.3堆栈入库

封箱胶带封合严密、平整、美观、成品箱方正、码垛摆放整齐，码放高度以不影响产品质量为基准（码放高度不大于5层）执行；生产日期打印至合格证“生产日期”中，要求清晰、正确。

3.6工艺过程易出现的质量问题及控制 

3.6.1风味不正

与原料质量、生产过程工艺条件控制等因素有关。

控制措施：

选择符合生产要求的优质番茄,严把原料质量关,不新鲜、质量差的原料不投入生产,避免因原料质量差造成产品风味不正，并且控制好各生产工艺环节的条件。

3.6.2变色

番茄汁在生产过程中，也会发生氧化酶褐变和非酶褐变问题。

故榨汁时，可在破碎榨汁时添加抗坏血酸，以抑制褐变反应或防止过度的热力杀菌和尽可能地避免过长的加热。

榨汁后的脱气过程也要保证脱气完全。

3.6.3微生物引起的败坏

与清洁生产与否、杀菌效果等有关。

可采取的措施有

3.6.3.1选取优质的原料 

3.6.3.2清洁生产是污染控制重点,由末端控制向生产全过程转变,以防止微生物引起的产品质量问题。

3.6.3.3严格执行杀菌工艺的条件并进行无菌灌装。

3.6.4掺假

采用化学成分加权鉴定法、化学成分对照法、感官评定。

3.7产品质量标准

3.7.1感官指标：

呈粉红色，同一瓶汁液色泽均一；具有新鲜番茄汁

应有的滋味和气味，无异味，无杂质；汁液均匀浑浊，在规定保存期内无分层、沉淀、结块等现象。

3.7.2理化指标：

可溶性固形物15%左右；总糖9%；酸度0.45%。

3.7.2微生物指标：

总菌数300个/mL；致病菌不得检出。

3.8主要原辅材料、质量标准

3.8.1原料验收标准

原料主要从当地收集，要求番茄红素含量高，果实红熟一致，无青肩、青斑、黄斑等，胎座红色或粉红色，无病虫害。

1）收集的番茄不能是放置很久的，以免水分蒸发过多，影响原料利用率；

2）原料提供商必须合格；

3）原料有完整的农残和重金属检验合格报告；

4）原料腐烂率小于6%；

5）质检员当场验收，不合格的不收；

3.8.2辅料验收标准

白砂糖

白砂糖：

执行GB317-84标准

（1）感官要求

糖的晶粒均匀，晶粒或其水溶液味甜，无异味，干燥松散，洁白,有光泽,无明显黑点.

（2）白砂糖主要技术指标及卫生指标GB317及GB241

2．柠檬酸

柠檬酸：

执行GB1978-80标准

（1）感官要求

柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。

CMC-Na：

耐酸中粘型，执行GB1904-89标准；盐、香精，食用级，执行GB3270-84标准。

4.物料衡算

依据：

年产1.8万吨特色果蔬汁饮料车间工艺设计，生产期为当年2月、3、4、5月每个月平均按24天计算。

依据经验，生产一旦开始，便安排全天24小时生产，每天3班，每班8小时，考虑期间设备维护、交接班、工人就餐等因素，每天实际生产时间按21小时计算。

根据配方可知产品中有番茄汁30%，食用盐1.2%，柠檬酸0.2%，蔗糖1%，增稠剂0.2%，其余为水。

根据经验番茄出汁率为78%左右。

设计中番茄汁饮料年总产量为9000吨，生产天数为96天原料处理过程中会有损失所以根据经验利用率为95%左右。

4.1番茄汁产品

已知班产量为32t，成品率按照99.7%计算。

每班消耗的番茄果肉量为：

32t/99.7%=32.10t

番茄原料的利用率为78%，所以每班消耗番茄原料的量为：

32.10/78%=41.15t

根据工艺配方可以得知每班消耗各种辅料的用量为：

食用盐：

32t/0.997×1.2%≈0.39t蔗糖：

32t/0.997×1%≈0.32t

柠檬酸：

32t/0.997×0.2%≈0.06t增稠剂：

32t/0.997×0.2%≈0.06t

每班500mlPET瓶需求量：

32×1000÷0.5×（1＋0.1%）=64064只

每小时需求量：

64064÷8=8088只/h

4.2其他类别需求量

4.2.1苦瓜需求量：

根据文献及设备参数苦瓜的出汁率为75%

年总需求量：

6000x30%÷75%÷95%=2526t

每天需求量：

2526÷63≈40t

每班需求量：

40÷3≈13.4t

每小时需求量13.4÷8≈1.7吨t

4.2.2白砂糖、蜂蜜、柠檬酸需求量

白砂糖年需求量：

6000×10%=600t

每天需求量：

600÷63≈9.5t

每班需求量：

9.5÷3=3.17吨t

4.2.3蜂蜜年总需求:

6000×1.5%=90t

每天需求量93÷63=1.4t

每班需求量1.4÷3≈0.5t吨

吨稳定剂年总需求：

6000×0.2%=12t

每班需求量：

12÷63÷3=0.063t

4.2.4柠檬酸年总需求

柠檬酸年总需求：

6000×0.2%=12t

每班需求量：

12÷63÷3=0.063t

4.2.5食盐：

为降低生产成本食盐水可以多次利用，经实验证实可循环使用2次。

年总需求：

2400×2×8%=384t

每天需求量：

384÷63÷2=3t

4.2.6500mlPET瓶需求量：

年总需求：

6000×1000÷0.5×（1＋0.1%）=12012000只

每班需求量：

12012000÷63÷3≈63556只

每小时需求量：

63556÷8≈7945只/h

4.3.310%橙汁饮料

品项

产品名称

白砂糖/%

柠檬酸/%

10%橙汁饮料

11%

0.23%

本设计中10%橙汁饮料的生产量为3000t，橙汁出汁率为50%左右则有

鲜果年总需求量：

3000x10%÷50%=600t

白砂糖年总需求量：

4500x10%=300t

柠檬酸年总需求量：

3000x0.23%=6.9t

500mlPET瓶总需求：

3000×1000÷0.5×（1＋0.1%）=6006000只

4.3包装材料

包装是入库前的一道工序，包装有利于保护产品和方便运输。

为简化生产，保证生产的效率。

统一采取15瓶每箱包装，采用瓦楞纸，具体每品种每季度每班次暂不进行计算。

包材需求量=年总产量瓶数÷每箱瓶数

年总需求量=18000×1000÷0.5÷15×（1＋0.1%）=2402400个

每班需求量=2402400÷688≈3492个

5.设备选型与平衡

5.1设备选型原则

设备选型必须根据生产规模、班产量、工艺流程特点和工厂条件综合考虑，是保证产品质量和体现生产水平的关键，既是工艺布置的基础，又为水、电、汽等能耗计算的依据。

设备选型一般根据每一品种单位时间产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需的设备。

5.2设备选型一般要求。

1、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。

大中型食品工厂应选择技术先进、机械化程度较高、可连续化、自动化操作的设备；小型厂则选用较简单的设备，注意设备利用率和成本核算。

2、先进性。

关键设备的质量性能、使用寿命、能量消耗、自动化水平应尽可能接近或达到国际先进水平或国内领先水平。

3、适用性。

选用的设备应与建设规模、产品方案，以及工厂的员工素质和管理水平相适应；与可能得到的原材料、辅材料和燃料相适应；与环境保护要求相适应。

4、可靠性。

选用的设备应经过生产、运行的检验，并有良好的可靠性记录。

5、安全性。

选用的设备在正常使用中确保安全运行，考察所采用的设备是否会对操作人员造成人身伤害，有无保护措施，是否会破坏自然环境和生态平衡，能否预防等。

6、经济合理性。

分析采用的设备是否经济合理，是否有利于节约项目投资和降低生产成本。

7、所选设备应符合食品卫生要求，拆装清洗方便，与食品接触部分用不易腐蚀的不锈钢或对食品无污染的材料制成。

8、在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。

5.3生产能力估算

每天工作8h，计算需要的主要设备生产能力如表1所示。

表1主要设备生产能力估算

设备名称

生产能力估算

选果机

41.15t/8h=5.15t/h

洗果机

41.15t/8h=5.15t/h

破碎机

32.10t/8h=4.02t/h

夹层锅

32.10t/8h=4.02t/h

打浆机

32.10t/8h=4.02t/h

脱气机

32.10t/8h=4.02t/h

高压均质机

32.10t/8h=4.02t/h

UHT杀菌机

32.10t/8h=4.02t/h

三合一无菌灌装机

64000瓶/8h=8000瓶/h

全自动收缩膜套标机TB12000型

64000瓶/8h=8000瓶/h

吹瓶机

64000只/8h=8000只/h

上瓶风送系统

64000只/8h=8000只/h

装箱机

64000只/15/8h=534只/h

5.4设备选型

根据以上计算结