燃料乙醇作为现在广泛使用的化石燃料的替代品,受到越来越多的关注。发展以纤维素为原料的第二代燃料乙醇,是发展非粮乙醇的重要出路之一。本文以纤维素原料为实验原料,分析评价了3种纤维素原料的成分组成及结晶结构,研究优化了糠醛渣纤维乙醇同步糖化发酵制备工艺及过程,并对发酵过程中的酵母活化工艺、渗透汽化法制备无水乙醇进行了初步研究。原料组成及结晶结构分析表明:糠醛渣纤维素含量为42.23%,而蒸汽爆破的慈竹和柠条的纤维素含量为53.49%、43.97%,纤维素结晶度分别为49.01%、58.76%、57.43%,糠醛渣纤维素结晶度最低,其纤维素与半纤维素和木素之间的复杂网状结构已被破坏,纤维素易于被糖化发酵,因此糠醛渣是生产纤维乙醇的理想原料。实验建立了气相色谱外标法定量分析乙醇、DNS法定量分析还原糖浓度方法,并建成膜面积为0.2m~2的渗透汽化乙醇分离装置。以过碱化处理的糠醛渣为原料,采用正交试验法进行同步糖化发酵(SSF)转化乙醇工艺条件及过程研究。通过考察反应温度、pH值、纤维素酶用量和表面活性剂浓度来优化同步糖化发酵工艺条件。在正交优化条件基础上,进行了5L发酵罐试验,并同步分析表征了发酵过程中还原糖浓度、乙醇浓度、酵母细胞数、纤维素含量及其结构变化。同步糖化发酵转化糠醛渣生成乙醇的优化条件为:反应温度38℃,pH值4.2,纤维素酶用量20 FPU/(g纤维素),吐温-20浓度0.15%,酵母接种量10%。发酵罐中同步糖化发酵糠醛渣生成乙醇的转化率达到72.33%,过程分析表明反应时间27h时,糠醛渣糖化发酵产乙醇转化率达到最高,比其它纤维原料的转化时间大大缩短。同步糖化发酵过程中,糠醛渣纤维素含量逐步降低,纤维素表观结晶度呈下降趋势,纤维素微晶尺寸减小。渗透汽化法乙醇脱水工艺表明,随着温度的升高,分离因子增大,渗透通量增加;随着进料含水率的增加,分离因子减小,渗透通量增加;随着操作流量增加,分离因子和渗透通量均增大。95.38%的乙醇在85℃,320L/h,膜面积0.2m~2,连续循环渗透汽化脱水9h,可以提高到浓度为99.81%的无水乙醇。