化石燃料资源储备总量有限,因此在世界范围内用清洁、可再生能源替代化石燃料已成国际大势。甜高粱作为生产燃料乙醇原料之一具有不与人争粮、不与粮争地、不与牲畜争饲料等优势,同时甜高粱在耐盐碱、耐干旱、抵抗病虫害上具有较强特性,能够在目前尚未被利用的盐碱地、荒坡等边际土地上种植,具有显著的社会效益与经济效益。先进固体发酵技术(Advanced solid-state fermentation,ASSF)是目前甜高粱乙醇工业中最具竞争力的技术,其具有环保、高效的特点。为了进一步提高ASSF甜高粱乙醇技术工业生产的成本竞争优势,本文针对固体发酵工艺条件进行了系统优化,并开发出固体发酵产物的快速分析方法,筛选出对甜高粱保藏中防腐剂具有强耐受性的生产菌株,同时设计优化蒸馏设备以进一步降低能耗。本文主要研究内容及结论如下:(1)优化了固体发酵工艺条件。甜高粱茎秆固体发酵生产燃料乙醇工艺中酿酒酵母最佳添加比例为15%(v/w);发酵罐转速与填充率对总糖转化速率影响较小。酿酒酵母TSH4具有广泛的温度适应范围;同时菌种TSH4表现出对甜高粱保藏防腐剂二氧化硫具有强耐受性,为ASSF技术的工业化应用中原料贮存奠定了基础。(2)提出了固体发酵产物的快速分析方法。建立了一种甜高粱秆发酵渣中可溶性糖和乙醇的快速浸提方法,可用于生产过程监控。该方法中,高速匀浆粉碎2分钟能够几乎完全释放出固态样品中目标组分;回收率分析中蔗糖和乙醇在低、中、高三个水平的加标回收率在95%～105%之间。该浸提方法可靠,浸提时间短。(3)设计制造了更实用的逆流塔,开展了蒸馏试验研究。以传统精馏塔为基础设计的逆流塔,解决了疏松多孔物料蒸馏过程进、出口蒸汽密封问题。逆流塔蒸馏试验最佳参数为蒸汽流量4kg/h;蒸汽出口位于物料上方;物料乙醇含量为8.65%(w/w)时,吨酒蒸汽能耗为4.28吨/吨酒,蒸汽耗能降低一半。(4)逆流塔、发酵优化条件的工程验证。逆流塔蒸汽密封结构的有效性经过示范工程试验验证,用此结构密封乙醇回收率达到98%;以优化后的发酵条件在550m3固体发酵罐中发酵,总糖转化率为96.5%,酿酒酵母代谢效率达到95.1%。综上,以上研究成果为实现ASSF甜高粱乙醇的连续化生产奠定了基础,从而进一步推动了 ASSF甜高粱乙醇工业化进程。