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甜高粱作为一种非粮作物，越来越成为各国学者的研究热点。研究以甜高粱为原料制备燃料乙醇对于缓解目前日益短缺的能源危机具有重要的现实意义。对于基于甜高粱的燃料乙醇而言，目前甜高粱原料供应无法满足生物乙醇周年生产的需求，发酵效率相对较低严重限制了甜高粱乙醇的产业化。本文以甜高粱为研究对象，研究了添加甲酸和壳聚糖对甜高粱茎秆汁液进行储藏，并验证发酵效果，延长了甜高粱茎秆汁液的储藏周期；对甜高粱茎秆汁液进行澄清处理，以及添加不同的微量元素研究，有效提高了甜高粱茎秆汁液的乙醇发酵效率；对甜高粱籽粒部分进行了糖化条件的优化及糖化醪与甜高粱茎秆汁液混合发酵，从而有效的提高了茎秆汁液与甜高粱籽粒的高效利用；采用五种预处理方法对甜高粱茎秆残渣进行预处理，并结合酶水解制取乙醇，比较得到较好的预处理方法及酶水解效果，预处理后的残渣是甜高粱乙醇的重要补充原料。添加甲酸和壳聚糖储存甜高粱茎秆汁液的研究结果表明，甲酸与壳聚糖都有利于甜高粱茎秆汁液中的糖分保存及储藏后汁液的乙醇发酵。甜高粱茎秆汁液中添加体积分数为0.1%的甲酸是文中提到的几种处理中效果最好的处理方法，在该储藏条件下储藏40天后甜高粱茎秆汁液中总可溶性糖的损失率为15.9%，接种固定化酵母粒子发酵30h后，乙醇浓度和乙醇产率分别为39.94g/L和75.49%。对甜高粱茎秆汁液采用壳聚糖溶液进行澄清处理，通过响应面方法优化得到最佳的澄清处理效果为壳聚糖用量为0.42g/L，汁液pH值5.4，温度29.6℃。在最优条件下进行验证试验，预处理后汁液澄清度为90.62±0.12%，总可溶性糖含量为130.32±0.22g/L，优化结果真实可信。研究了澄清处理与对照汁液的发酵动力学参数，动力学方程的拟合结果表明，实验数据拟合度较好，拟合得到的动力学相关参数进一步表明，澄清处理提高了酵母细胞的最大比生长速率，增加酵母细胞的数量，加快了甜高粱茎秆汁液中糖分的消耗速度，从而提高乙醇产量。采用Plackett-Burman设计方法对供试的8种微量元素进行筛选得到对以甜高粱茎秆汁液为原料发酵制取乙醇具有积极影响的元素，分别为Biotin、CoCl2·6H2O和MnCl2·4H2O，并采用单因素法确定得到这3中微量元素的添加量的范围以及采用Box-Behken方法进行优化，得到最佳的微量元素的添加量为MnCl2·4H2O7.70mg/L, CoCl2·6H2O15.74mg/L，Biotin11.97mg/L，在最佳条件下进行发酵验证，相比较不添加微量元素的汁液而言，乙醇产率提高了5.63%，这为未来甜高粱茎秆汁液的中试生产中微量元素的添加提供参考。对甜高粱籽粒进行液化和糖化，采用单因素法分别确定了液化和糖化过程参数的水平范围，通过CCD响应面优化得到合适的液化和糖化工艺条件，分别为液化过程：底物浓度20%，液化酶酶活5.0u/g底物，液化pH值为5.5，液化温度为65℃，液化时间30min，糖化酶活浓度为594u/g底物，pH值为4.1，糖化温度为51.4℃，糖化时间为80h。将糖化得到的糖化醪液的澄清液与甜高粱茎秆汁液混合并接种酵母发酵制备乙醇得到的研究结果表明，添加澄清糖化液到甜高粱茎秆汁液中可以增加发酵醪中还原糖含量及自由氨基氮含量并提高发酵速率。混合汁液中澄清糖化液的体积分数越大，发酵速率越快。含有80%澄清糖化液的混合汁液具有最高的乙醇浓度、乙醇生产力和乙醇产率，分别为65.64±0.57gL1、5.47±0.04gL1h1和89.29±0.77%，这比对照纯甜高粱茎秆汁液分别提高了6.8%、33.5%和13.7%。对甜高粱茎秆残渣进行了原料分析和预处理，研究结果表明文中所用的五种预处理方法均有利于提高甜高粱茎秆残渣的纤维素水解效率，其中先2%氢氧化钠溶液浸泡并高温高压处理再使用5%双氧水处理甜高粱茎秆残渣是这五种方法中最为合适的预处理方法，这种预处理方法预处理后的残渣具有最高的纤维素水解率、总糖得率和乙醇浓度，分别达到了74.29%、90.94g糖/100g干物质和6.12g/L，这分别是对照的5.88倍、9.54倍和19.13倍。在扫描电镜分析中可以看出预处理后的甜高粱茎秆残渣的显著结构变化，傅立叶红外光谱分析可以推断预处理造成了一些化学键的断裂和变化，甜高粱茎秆残渣的纤维素含量和酶糖化率有关。该预处理方法将为甜高粱茎秆残渣制乙醇提高提供参考。综上所述，甲酸储藏可以至少延长甜高粱茎秆汁液的储藏周期至40天，壳聚糖的澄清以及添加Biotin、MnCl2·4H2O、CoCl2·6H2O可以提高乙醇产率。汁液和糖化液的混合发酵能够提高发酵液中乙醇浓度及发酵速率，稀碱液高温高压处理辅以双氧水浸泡预处理后提高了甜高粱茎秆残渣的水解率，拓宽了甜高粱乙醇的原料来源，为乙醇的周年生产提供充足的原料。