利用木质纤维素生物质生产燃料乙醇对促进我国低碳能源的发展,实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。燃料乙醇生产过程一般需要经过原材料的预处理、酶水解和微生物发酵等步骤。预处理的主要目的是打破原料的天然致密结构,溶解半纤维素和脱除木质素,增加纤维素酶（或者微生物）和底物之间的可接触性,其对后续酶水解和发酵过程具有重要作用。其次,燃料乙醇的高效生产还依赖于酶水解产生的可发酵糖浓度;降低纤维素酶用量,提高糖浓度和底物转化率对燃料乙醇生产至关重要。本论文以实现中药渣高效转化乙醇为目标,对燃料乙醇关键生产过程进行了研究。以甘草渣为原料,对燃料乙醇生产的三种不同预处理技术、酶水解动力学以及预酶解糖化发酵工艺和整个燃料乙醇转化过程中的物料平衡和成本进行了系统探究,形成基于廉价生物质原料高效、低成本燃料乙醇高效转化技术。主要研究内容及结果如下:（1）以甘草渣为原料,构建了磷酸-过氧化氢（PHP）、氨水-过氧化氢（AHP）和氯化胆碱-乙醇胺（ChCl-M）三种不同的预处理体系。主要考察了不同预处理液浓度、预处理温度、反应时间以及固液比等因素对底物酶水解效果的影响。结果表明:三种预处理体系均能在一定程度上破坏原料天然的致密结构,使其分子内化学键和三维网状结构发生改变,木质素得到不同程度去除。预处理残渣表面结构出现凹凸状、纤维素结晶指数,元素的光子能量等也均存在不同程度的变化。其中,ChCl-M预处理体系的效果最好;当固液比为1:20,120℃,反应时间4h时甘草渣中木质素去除率可达到78.42%,纤维素回收率为83.89%。酶解96 h后发现,较优条件下所得底物酶解效率为78.57%,较未处理甘草渣（30.40%）提高了 1.58倍。（2）基于类分形理论,建立了类分形动力学模型,研究了 PHP、AHP和ChCl-M三种预处理体系中不同预处理方式和酶负载量对底物酶水解效果的影响。结果发现:在高纤维素酶负载量下,三种不同预处理体系中葡聚糖的水解速率常数大小为kgChCl-M＞kgAHP＞kgPHP,木聚糖的水解速率常数为kxChCl＞M＞kxAHp＞kxPHP;酶解速率常数与酶负载量呈正相关,类分形动力学模型拟合值与实验值较接近,且类分形动力学具有较高的预测性。（3）以较优ChCl-M体系预处理后的甘草渣为底物,采用预酶解补料糖化发酵工艺,从初始底物浓度、补料时间和补料量三个方面优化分批补料酶解发酵过程,以期提高糖浓度、乙醇浓度和底物转化效率。结果表明,采用分批补料工艺可以提高底物浓度,是增加糖产量的有效途径。以12%（w/v）底物作为初始浓度时,在酶解6 h、12 h分别补加5%（w/v）底物时,获得的总糖浓度最高为96.68 g/L;底物浓度从12%（w/v）增加到22%（w/v）,经过48 h预酶解葡萄糖浓度最高达到72.62 g/L,木糖浓度为15.90 g/L,经过24 h同步糖化发酵可产生31.96 g/L的乙醇,乙醇转化率为88.77%。（4）在上述研究基础上,最后对ChCl-M较优预处理条件下中药渣转化乙醇过程的物料平衡和成本进行了分析。通过计算发现,原料经预处理、酶水解和发酵转化为乙醇的产出量为19.3 g/100 g原料,原料的生物可降解性达到88.77%;经成本估算,中药渣转化乙醇过程,ChCl-M预处理阶段的费用较高,约占整个生产过程的78.8%。其次是纤维素酶和原料的成本。本论文以甘草渣为原料,研究了木质纤维生物质转化为燃料乙醇的预处理、同步糖化发酵工艺,并通过类分形理论建立了木质纤维素生物质酶水解过程的类分形动力学模型,探索了木质纤维素酶解过程机理,并对整个乙醇转化过程的物料平衡和成本进行了分析。本论文研究可促进燃料乙醇的规模化生产,加速我国能源结构低碳转型发展。