乙醇是用途广、需求量大的化学品之一。随着农业生产的发展及环保的要求,石油资源的枯竭,可再生清洁能源受到了广泛的重视。其中燃料乙醇是当今研究的热点。目前燃料乙醇成本过高还无法与汽油竞争,优化工艺,强化过程是降低成本的重要途径之一。乙醇发酵是典型的产物抑制过程,发酵分离耦合技术,即在发酵过程中同时不断移出产物乙醇,是提高发酵强度的有效手段。为了提高乙醇的在位分离能力,从而提高发酵强度,本文集成闪蒸发酵和汽提发酵两种过程,提出了用于生产乙醇的同步闪蒸汽提发酵过程。实验和理论分析表明,同步闪蒸汽提发酵过程相比汽提发酵和闪蒸发酵,其发酵强度有明显的提高,而且可实现高底物浓度进料,从而节约用水和降低废水处理成本。另外,提高通气量、闪蒸罐进料速度等有关乙醇分离的操作参数,有利于提高发酵强度。实现高温发酵,更有利于显示该过程的优越性。为了实现同步闪蒸汽提发酵过程,本文设计了侧环式反应器,通过增加侧臂,解决闪蒸罐进料液体脱气的问题。本文还对微生物反应动力学进行研究,通过催化反应机理阐述Monod方程的物理意义,并由此引申提出新的细胞生长动力学模型。实验结果表明,新模型与实验值很好的吻合。基于新的动力学模型,建立了同步闪蒸汽提发酵的过程模型,包括对汽提过程的计算进行改进。由实验中发现,通气量的增大对细胞生长呈现先促进后抑制的现象,为此本文提出通气量因子的概念及表达形式,修正存在汽提条件下的细胞生长动力学方程,较好地解决了通气量对过程影响的准确预测问题。本文通过实验,实现了同步闪蒸汽提发酵过程的连续化,利用以上的方法进行计算,模拟预测的结果与连续同步闪蒸汽提发酵的实验值相一致。