食品工业洁净厂房设计规范:GB50687标准+空气净化+CIP系统全攻略

2025/12/03

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食品工业洁净厂房设计规范:GB50687标准+空气净化+CIP系统全攻略


1. 概述

1.1 食品工业洁净厂房的定义与必要性

食品工业洁净厂房是指通过建筑、工艺、设备及管理等综合措施,对生产环境中的空气洁净度、温湿度、压差、照度等参数进行有效控制,以降低食品在生产过程中受到微生物、颗粒物及交叉污染的风险,从而保障食品安全与品质的生产场所。

随着GB 14881《食品安全国家标准 食品生产通用卫生规范》及相关标准的实施,食品企业对生产环境的洁净度要求日趋严格。尤其是饮料、乳制品、速冻食品、烘焙食品、保健食品等对微生物指标敏感的产品,洁净厂房已成为保障产品合格率、延长货架期、提升品牌竞争力的基础设施。

1.2 适用范围

本文适用于以下食品工业洁净厂房的设计、建设与改造:

  • 饮料类:茶饮料、果蔬汁饮料、蛋白饮料、包装饮用水等
  • 乳制品:液态奶、发酵乳、乳粉等
  • 速冻食品:速冻面米制品、速冻调制食品等
  • 烘焙食品:糕点、面包、饼干等
  • 保健食品:片剂、胶囊、口服液等
  • 调味品:酱油、食醋、复合调味料等
  • 其他敏感食品:婴幼儿配方食品、特殊医学用途配方食品等

食品工业洁净厂房场景


2. 设计依据与标准体系

2.1 国家及行业标准

食品工业洁净厂房设计应遵循以下主要标准与规范:

标准编号标准名称适用范围
GB 14881-2013食品安全国家标准 食品生产通用卫生规范所有食品生产企业
GB 50073-2013洁净厂房设计规范洁净厂房设计通用要求
GB 50687-2011食品工业洁净用房建筑技术规范食品工业洁净厂房专用规范
GB/T 16293-2010医药工业洁净室(区)悬浮粒子的测试方法洁净度检测
GB/T 16294-2010医药工业洁净室(区)浮游菌的测试方法微生物检测
GB 50591-2010洁净室施工及验收规范工程施工与验收

2.2 设计原则

  1. 符合性原则:满足国家食品安全法律法规及相关标准要求
  2. 适用性原则:根据产品特性、工艺流程制定差异化的环境参数
  3. 经济性原则:在保证质量前提下优化投资成本与运行成本
  4. 前瞻性原则:预留生产能力扩展空间及技术升级接口
  5. 可维护性原则:便于日常清洁、消毒、维修及设备更换

3. 工艺布局与功能分区

3.1 总体布局原则

食品工业洁净厂房的总体布局应遵循"从外到内、从污到净、单向流动、不走回头路"的原则,有效防止交叉污染。

典型布局流线

原料接收/暂存区(一般生产区)

原料前处理区(准清洁区)

配料/调制区(准清洁区)

热处理/灭菌区(准清洁区)

冷却/暂存区(清洁作业区)

内包装/灌装区(清洁作业区/准清洁区)

外包装区(一般生产区)

成品暂存/发货区(一般生产区)

3.2 功能分区分类

依据GB 14881-2013标准,食品生产区域按照卫生要求可分为:

分区类型环境要求典型工序洁净度参考
清洁作业区对空气洁净度要求高,需控制空气中微生物和尘埃粒子数量冷却后的暴露食品、待包装成品的暴露、内包装材料准备、产品灌装封盖十万级~万级(局部百级)
准清洁作业区对空气洁净度有一定要求原料处理、配料调制、半成品加工三十万级~十万级
一般生产区基本卫生要求原料仓储、外包装、成品仓储无特定要求

3.3 关键功能房间设置

3.3.1 更衣室与缓冲间

  • 设置一更(脱外衣)、二更(换洁净工作服)、三更(洗手消毒)分级更衣系统
  • 清洁作业区入口设置气闸式缓冲间,维持区域间压差
  • 配备洗手、烘干、消毒设施,采用感应式或脚踏式开关

3.3.2 原料预处理间

  • 应与清洁作业区物理隔离,避免污染物逆向传播
  • 设置独立排风系统,防止异味和水汽扩散
  • 地面设计合理坡度(≥1%)及排水沟,便于冲洗

3.3.3 内包装材料间

  • 应设置在清洁作业区内或邻近位置
  • 采用传递窗或独立通道进行物料传递
  • 内包材需经臭氧、紫外线或其他方式消毒后方可进入

3.3.4 灌装/内包装间

  • 食品饮料类产品的灌装封盖区应为全厂洁净度最高区域
  • 采用单向流(层流)或非单向流(乱流)净化方式
  • 设备上方或灌装头周围可设置局部百级层流罩

洁净厂房功能分区


4. 洁净度分级与环境参数控制

4.1 洁净度分级标准

依据GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》,空气洁净度等级按悬浮粒子浓度划分为9个等级:

洁净度等级≥0.5μm粒子数(个/m³)≥5μm粒子数(个/m³)常见应用
1级(百级)≤10高风险药品生产
2级≤100
3级≤1,000
4级≤10,000
5级(万级)≤100,000饮料灌装区
6级(十万级)≤1,000,000乳制品加工区
7级(三十万级)≤3,520,000≤29,000原料处理区
8级≤35,200,000≤293,000一般食品包装区
9级对照环境

食品工业常用配置

  • 灌装封盖局部区域:百级(1级/2级)
  • 灌装车间背景环境:万级~十万级(5级~6级)
  • 冷却、配料区域:十万级~三十万级(6级~7级)
  • 原料处理区:三十万级或以上(7级或以上)

4.2 温湿度控制

不同食品类别对温湿度的要求差异较大,应根据产品特性及工艺需求设定:

产品类型温度范围(℃)相对湿度(%RH)控制要点
茶饮料(萃取/暂存)18~2630~70抑制茶多酚氧化
果蔬汁(前处理)10~15≤70减缓酶促褐变
乳制品(灌装)15~25≤65防止凝露,控制微生物
烘焙食品(冷却)20~25≤60防止产品回潮
保健食品(压片)20~2640~60保证物料流动性

关键控制措施

  • 温度控制精度应达到±2℃,湿度控制精度±5%RH
  • 对温湿度敏感区域采用独立空调机组,避免受其他区域影响
  • 设置温湿度实时监控系统,超限自动报警

4.3 压差控制

压差控制是防止污染空气倒流、维持洁净环境的重要手段。

压差梯度原则

清洁作业区(最高压) > 准清洁作业区 > 一般生产区 > 室外大气

压差设定值

  • 不同洁净度等级房间之间:≥5 Pa
  • 洁净区与非洁净区之间:≥10 Pa
  • 洁净区与室外:≥15 Pa

压差监测

  • 关键区域(如灌装间)应安装压差传感器,实时监测并记录
  • 压差异常时应停止生产,查明原因并恢复后方可继续

4.4 照度与噪声控制

参数标准值备注
一般作业区照度≥300 lux满足日常操作需求
检验区照度≥500 lux确保检测准确性
应急照明≥正常照明的10%停电时保障人员疏散
噪声≤65 dB(A)保护操作人员听力健康

5. 空气净化系统设计

5.1 净化空调系统分类

系统类型适用场景特点
集中式净化空调系统大面积、多房间统一洁净度要求初投资高,运行能耗大,便于集中管理
分散式净化空调系统小面积、独立洁净要求灵活性强,互不干扰,便于分区控制
混合式净化空调系统部分房间高洁净度,其他房间低洁净度综合前两者优点,适用于多工艺车间

5.2 空气处理流程

典型空气处理流程

新风进风口 → 新风粗效过滤器(G4) → 新风中效过滤器(F7~F8)
→ 与回风混合 → 表冷器(冷却除湿) → 加热器(再热控湿)
→ 送风中效过滤器(F8~F9) → 风机加压 → 送风管道
→ 高效过滤器(H13~H14,安装于末端送风口) → 洁净室

过滤器配置建议

过滤级别过滤效率安装位置使用寿命
粗效(G3~G4)对≥5μm粒子效率40%~90%新风入口、回风口1~3个月
中效(F7~F9)对≥1μm粒子效率80%~95%空调箱中段3~6个月
高效(H13~H14)对≥0.3μm粒子效率99.97%~99.995%送风末端2~3年
超高效(U15~U17)对≥0.12μm粒子效率≥99.9995%局部百级层流罩2~3年

空气净化系统

5.3 气流组织形式

5.3.1 非单向流(乱流)

  • 原理:送风口送入经高效过滤的洁净空气,与室内空气混合稀释污染物
  • 适用:十万级及以下洁净度要求的区域
  • 送风方式:顶送侧回、顶送顶回
  • 换气次数:十万级15~25次/h,万级25~35次/h

5.3.2 单向流(层流)

  • 原理:气流以均匀速度单一方向流动,将污染物"推"出工作区
  • 适用:局部百级区域(如灌装头上方)
  • 送风方式:垂直单向流(顶送下回)、水平单向流(侧送侧回)
  • 送风速度:垂直流0.25~0.45 m/s,水平流0.35~0.55 m/s

5.3.3 混合流

  • 原理:主体区域采用非单向流,关键工位上方采用单向流
  • 适用:灌装车间等局部高洁净度需求场所
  • 优势:兼顾洁净度与能耗经济性

5.4 新风量与排风量

新风量确定原则

取下列三项中的最大值:

  1. 补偿室内排风量并保证正压要求的新风量
  2. 保证室内人员所需的新鲜空气量(≥40 m³/h·人)
  3. 保证室内空气品质所需的新风量(换气次数法)

排风系统设置

  • 原料处理、热加工区域应设置独立排风系统
  • 排风量应小于送风量,确保房间正压
  • 含有害物质或高湿度的排风应经处理后排放
  • 排风口应远离新风口,避免污染空气回流

6. 人流与物流组织

6.1 人流净化流程

标准人流净化程序

换鞋区 → 一更(脱外衣,存放个人物品)
→ 清洗区(洗手间、卫生间)
→ 二更(穿戴洁净工作服、帽、口罩)
→ 气闸缓冲间/风淋室
→ 三更(手部消毒、穿戴手套、鞋套)
→ 进入清洁作业区

设计要点

  • 更衣室人均使用面积≥1.2 m²
  • 一更与二更之间应设置屏障或分隔,避免交叉污染
  • 风淋室吹淋时间15~30秒,风速≥20 m/s
  • 洗手设施应采用非手动开关(感应式、脚踏式、肘动式)
  • 手部消毒可采用75%酒精、季铵盐类消毒剂等

6.2 物流净化流程

物料进入洁净区典型流程

外包装拆除 → 表面清洁消毒 → 传递窗/货淋室 → 内包装区暂存 → 进入生产线

传递窗设计要求

  • 两侧门应具有互锁功能,避免同时打开
  • 内部应配置紫外线灯或臭氧发生器进行消毒
  • 传递窗内应保持正压,防止外部空气进入

货淋室(物料风淋)

  • 用于大型物料或周转箱的表面除尘
  • 吹淋时间30~60秒,风速≥20 m/s
  • 设置互锁门,确保物料单向流动

6.3 废弃物与污物流线

  • 污物出口应与净物入口分离,避免逆向污染
  • 设置专用污物通道和污物暂存间
  • 污物暂存间应保持负压,防止异味扩散
  • 废弃物应日产日清,不得在洁净区滞留

人流物流组织


7. 建筑装饰与材料选择

7.1 墙面与吊顶

墙面要求

  • 表面应平整、光滑、无裂缝、不起尘、耐腐蚀、易清洁消毒
  • 墙面与地面、墙面与吊顶交界处应做圆弧处理(R≥50 mm)
  • 常用材料:彩钢夹芯板(厚度50~100 mm)、环氧树脂涂料、PVC板材

吊顶要求

  • 应具有良好的密封性和承载能力
  • 表面平整、不产尘、耐清洁消毒
  • 便于高效过滤器、照明灯具、风口等设备安装维护
  • 常用材料:彩钢夹芯板吊顶、铝合金蜂窝板吊顶

7.2 地面

地面性能要求

  • 耐磨、耐腐蚀、防滑、不起尘、易清洁
  • 具有一定抗冲击能力(适应叉车等设备通行)
  • 整体性好,接缝少,与墙面交界处做圆弧处理

常用地面材料

材料类型适用区域优点缺点
环氧自流平地坪清洁作业区、灌装区整体无缝、易清洁、美观耐重载能力一般
聚氨酯自流平地坪食品加工区耐腐蚀、抗冲击、柔韧性好造价较高
PVC卷材地板更衣室、辅助区防滑、舒适、施工快耐磨性一般
水磨石地面原料处理区耐磨、耐重载、经济接缝多,不易清洁

地面坡度与排水

  • 有排水要求的房间,地面坡度≥1%
  • 排水沟应采用不锈钢盖板,便于清洁
  • 地漏应设置水封(深度≥50 mm),防止异味倒流

7.3 门窗

门的要求

  • 洁净区门应平整、光滑、不易积尘、易清洁
  • 清洁作业区门应采用自动闭门器或自动感应门
  • 门框与墙体之间应密封处理
  • 常用材质:不锈钢门、彩钢板门、钢质防火门

窗的要求

  • 洁净区不宜设置外窗;如需采光,应采用固定窗
  • 内窗(观察窗)应与内墙面齐平,易于清洁
  • 玻璃应采用安全玻璃或双层中空玻璃
  • 窗台应做成斜面(倾角≥45°),避免积尘

7.4 管道穿墙处理

  • 管道穿越洁净区墙面、吊顶时,穿墙孔洞应严密封堵
  • 采用不燃材料(如防火泥、岩棉等)封堵
  • 穿墙管道外表面应做防锈、防腐处理

建筑装饰材料


8. 给排水与CIP/SIP系统

8.1 给水系统

水质要求

  • 生产用水应符合GB 5749《生活饮用水卫生标准》
  • 与食品直接接触的工艺用水,应根据产品特性选用纯化水、去离子水等
  • 水箱、管道材质应采用食品级不锈钢(SUS304或SUS316L)

管道设计

  • 给水主管应环状布置,确保供水稳定
  • 支管应避免盲端,防止死水滞留
  • 管道应有适当坡度(≥0.3%),便于排空
  • 管道应设置清洗、消毒、取样接口

8.2 排水系统

排水原则

  • 排水系统应与生产工艺、洁净度分区相适应
  • 清洁区与污染区排水应分开设置,避免交叉污染
  • 排水管道应有足够坡度(≥2%),防止积水

地漏设置

  • 清洁作业区尽量不设地漏;如必须设置,应采用防臭、防虫、易清洁的密封地漏
  • 地漏应定期清洁消毒,防止微生物滋生

8.3 CIP(就地清洗)系统

系统组成

  • CIP储罐(碱液罐、酸液罐、纯水罐)
  • CIP泵、换热器、管道、阀门、控制系统
  • 回收罐(用于清洗液回收再利用)

清洗程序(典型五步法)

  1. 预冲洗:常温水冲洗,去除大部分残留物(5~10分钟)
  2. 碱洗:2%~3% NaOH溶液,70~80℃循环清洗(15~30分钟)
  3. 中间冲洗:常温水冲洗,去除碱液残留(5~10分钟)
  4. 酸洗:1%~2% HNO₃溶液,60~70℃循环清洗(10~20分钟)
  5. 终冲洗:纯化水冲洗至pH中性(5~10分钟)

设计要点

  • 管道内表面粗糙度Ra≤0.8 μm,减少残留
  • 采用自动阀门,避免人工操作引入污染
  • 设置清洗效果在线监测(电导率、浊度、温度等)

8.4 SIP(就地灭菌)系统

灭菌方式

  • 纯蒸汽灭菌:121℃~134℃,保持30~60分钟
  • 过热水灭菌:85℃~95℃,保持30~60分钟

应用场景

  • 无菌灌装系统的管道、罐体、阀门灭菌
  • 发酵罐、配料罐等关键设备的周期性灭菌

设计要点

  • 蒸汽品质应满足纯蒸汽要求(不含不凝性气体、颗粒物、微生物)
  • 系统应设置温度、压力监测点,确保灭菌效果
  • 灭菌后应采用无菌空气降温,避免二次污染

CIP/SIP系统


9. 电气与自动化控制

9.1 照明系统

照明方式

  • 一般照明:采用洁净室专用LED净化灯具
  • 应急照明:设置在疏散通道、安全出口等关键位置
  • 局部照明:检验区、仪表观察区等可增设局部照明

灯具选择

  • 灯具应嵌入式安装,表面平整,易于清洁
  • 灯罩应采用透明、不易积尘材料(如亚克力、钢化玻璃)
  • 灯具防护等级≥IP54

9.2 配电系统

供电等级

  • 洁净空调、制冷设备、关键生产线:二级负荷(双电源供电)
  • 应急照明、消防设备、安全监控:一级负荷(配备UPS或应急发电机)

电气线路敷设

  • 电缆、电线应穿管暗敷于技术夹层或墙体内
  • 不得在洁净室内明敷,避免积尘和清洁困难
  • 穿墙孔洞应密封处理

9.3 自动化控制与监测系统

环境监控系统

实时监测并记录以下参数:

  • 温度、湿度
  • 压差
  • 洁净度(悬浮粒子数、浮游菌数)
  • 照度、风速

联动控制

  • 空调系统根据温湿度反馈自动调节
  • 压差异常时自动报警并调节送排风量
  • 与门禁系统联动,记录人员进出

数据管理

  • 数据应自动记录并存储≥2年
  • 支持远程查询、导出及报表生成
  • 符合HACCP、GMP等质量管理体系要求

10. 典型食品类别的特殊要求

10.1 饮料类(茶饮、果汁、蛋白饮料)

工艺特点

  • 热敏性原料易氧化、褐变
  • 高糖分产品易发酵
  • 灌装环节对无菌环境要求高

设计要点

关键环节环境参数特殊措施
茶叶萃取/果汁榨汁恒温18~26℃,湿度30%~70%,十万级避光设计,密闭输送,快速流程
调配暂存恒温20~25℃,十万级避光或使用特定光源,密闭罐体
灌装封盖万级背景+局部百级高效过滤,正压隔离,CIP/SIP系统

10.2 乳制品(液态奶、发酵乳)

工艺特点

  • 微生物控制要求极高
  • 乳蛋白易变性,温度敏感
  • 易产生冷凝水,需严格控制湿度

设计要点

  • 灌装区洁净度:万级背景+百级灌装头
  • 温度控制:15~25℃,防止凝露和微生物滋生
  • 发酵间:独立温湿度控制,温度精度±1℃
  • CIP/SIP系统:全自动清洗灭菌,确保管道无残留

10.3 烘焙食品(糕点、面包)

工艺特点

  • 冷却环节易受微生物污染
  • 产品易吸潮回潮,影响口感和货架期

设计要点

  • 冷却区:洁净度十万级,温度20~25℃,湿度≤60%
  • 内包装区:十万级~万级,防止霉菌孢子污染
  • 气流组织:冷却区采用上送下回,避免热气流上升带起地面尘埃

10.4 保健食品(片剂、胶囊)

工艺特点

  • 参照药品GMP标准,洁净度要求高
  • 对温湿度、交叉污染控制严格

设计要点

  • 压片/胶囊填充区:十万级~万级
  • 物料称量、混合区:十万级,独立排风
  • 人流物流严格分离,避免不同品种交叉污染
  • 采用密闭输送系统(如真空上料、气力输送)

食品生产车间


11. 工程实施关键控制点

11.1 设计阶段

工艺平面布局审核

  • 人流、物流、污物流是否合理分离
  • 洁净度分区是否符合生产需求
  • 功能房间面积是否满足设备布置及操作空间要求

设备选型与系统配置

  • 空调系统冷热负荷计算是否准确
  • 过滤器配置等级是否匹配洁净度要求
  • CIP/SIP系统是否覆盖所有关键设备

11.2 施工阶段

施工环境控制

  • 施工现场应封闭管理,减少灰尘污染
  • 材料进场应检查合格证、检验报告
  • 彩钢板安装应严格控制拼缝密封性

关键工序质量控制

工序控制要点验收标准
彩钢板安装板材垂直度、平整度、拼缝密封垂直度≤3 mm/m,拼缝无可见缝隙
地面施工基层处理、涂层厚度、表面平整度表面平整度≤2 mm/2m,无起壳、裂缝
高效过滤器安装边框密封、检漏测试扫描法检漏,透过率≤0.01%
风管制作安装内表面清洁度、法兰密封内表面无油污、灰尘,法兰漏风量≤2%

11.3 调试阶段

系统联合调试

  1. 空调系统单机调试 → 联动调试 → 带负荷调试
  2. 温湿度、压差调节至设计值
  3. 风速、换气次数测试
  4. 高效过滤器扫描检漏

常见问题及对策

问题原因分析解决措施
压差不达标门窗密封不严、送排风量不匹配检查并修复密封,调节风阀
温湿度波动大传感器位置不当、控制参数设置不合理重新校准传感器,优化PID参数
洁净度超标过滤器安装泄漏、室内产尘源未清除检漏并修复,清理室内杂物

12. 验收与运维管理

12.1 工程验收

验收程序

  1. 施工单位自检 → 建设单位预验收 → 第三方检测 → 竣工验收
  2. 验收内容包括:工程资料、外观质量、系统功能、性能参数

性能检测项目

检测项目检测方法合格标准
悬浮粒子数GB/T 16293-2010符合设计洁净度等级
浮游菌/沉降菌GB/T 16294-2010符合企业内控标准
温湿度温湿度计连续监测24 h符合设计参数±允许偏差
压差压差计测量符合设计要求
照度照度计测量≥设计照度
噪声声级计测量≤65 dB(A)

第三方检测机构

建议委托具有CMA或CNAS资质的第三方检测机构进行验收检测,检测报告可作为向监管部门申报的依据。

12.2 运维管理

日常维护

  • 每日:检查温湿度、压差是否正常,清洁地面、设备表面
  • 每周:清洁风口、回风格栅,检查过滤器压差
  • 每月:更换粗效过滤器(根据压差),检查CIP/SIP系统运行状态

定期检测

  • 每季度:洁净度检测(悬浮粒子、浮游菌)
  • 每半年:高效过滤器检漏
  • 每年:全面性能确认(PQ),形成年度验证报告

人员培训

  • 新员工入职培训:洁净室基本知识、更衣规范、操作SOP
  • 在岗培训:每年≥1次,包括卫生规范、设备操作、应急处置
  • 培训记录应存档备查

文件管理

建立并保存以下记录:

  • 环境监测记录(温湿度、压差、洁净度)
  • 设备维护保养记录
  • 清洁消毒记录
  • 人员培训记录
  • 偏差处理与纠正预防措施(CAPA)记录

结语

食品工业洁净厂房设计是一项系统工程,涉及工艺、建筑、暖通、给排水、电气、自动化等多个专业领域。设计人员应深入理解食品生产工艺特点及食品安全风险控制要点,遵循相关标准规范,采用科学的设计方法和成熟的工程技术,为食品企业打造安全、高效、经济的生产环境。

随着消费者对食品安全与品质要求的不断提升,以及国家监管力度的持续加强,食品工业洁净厂房的建设标准将日趋严格。未来,智能化、数字化、绿色节能将成为洁净厂房设计的重要发展方向。


关于我们

广东科耀净化机电工程有限公司成立于2012年,是广东省洁净行业协会理事单位、广东省"守合同重信用"企业。公司专注于为食品饮料、生物医药、医疗卫生等领域提供洁净环境技术综合解决方案及工程建造服务。

核心业务领域

  • 食品工业洁净厂房(饮料、乳制品、烘焙食品、保健食品等)
  • 生物制药洁净车间(GMP标准)
  • 医疗洁净特殊科室(手术部、ICU、检验科、消毒供应中心等)
  • 实验室洁净工程(微生物实验室、PCR实验室、恒温恒湿实验室等)

技术实力

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  • 建筑机电安装工程承包资质
  • 建筑工程施工总承包资质
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