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随着世界石油储量的日益减少，能源危机日渐凸显，燃料乙醇因具有清洁、环保、可再生等优点而深受人们的青睐。燃料乙醇生产工艺大多采用生物发酵法，而在传统发酵工艺中，随着乙醇的不断积累和乙醇浓度的不断增加，乙醇对酵母细胞的抑制作用不断增强，严重制约着乙醇生产能力的提高。在乙醇发酵过程中，及时将产物中的乙醇移除，不但可降低乙醇对发酵过程的抑制、提高乙醇生产率，而且还有利于降低分离系统能耗，最大限度实现乙醇发酵的连续化，大幅提高设备利用率。本文依据蒸汽渗透基本原理，将蒸汽渗透技术应用于乙醇发酵过程中，采用外置式膜组件，通过蒸汽渗透不断的将发酵液中的乙醇移除，降低产物抑制，提高乙醇产率，由于发酵液不与分离膜直接接触，大大降低了对分离膜的污染，延长了膜的使用寿命。本文主要研究内容如下: 1、采用高活性酿酒干酵母，通过摇瓶对比实验得出乙醇发酵最适发酵条件:温度为35℃，pH为4～5;初糖浓度为300g/L，接种浓度为4g/L，蒸汽渗透耦合最佳开始时间为19～20h;建立了乙醇发酵动力学模型，并确定了动力学模型参数，通过模型拟合值与实验结果的对比，表明两者吻合较好。 2、通过乙醇分批发酵条件放大实验，结果表明实验条件具有可放大性;在初糖浓度为200g/L、接种浓度为4g/L、流加补料时间为发酵15～18h、补料液中葡萄糖浓度为800g/L的条件下进行了乙醇发酵流加补料实验，结果表明:通过流加补料可使发酵液中葡萄糖浓度控制在50～100g/L，乙醇浓度最高达到126g/L。 3、以乙醇-水体系为研究对象，筛选出适用于分离乙醇的PDMS膜，分别考察了料液浓度、膜组件温度、循环气体流量、真空度等对PDMS膜蒸汽渗透性能的影响，并对蒸汽渗透冷凝收集系统进行了优化。 4、通过乙醇分批发酵与蒸汽渗透耦合发酵对比实验，结果表明:蒸汽渗透过程可有效地将发酵产物中的乙醇移除，降低产物抑制作用，同样条件下相对于分批发酵过程可使乙醇产率提高25.3％，糖转化率提高18.3％，有利于发酵进行。 5、通过乙醇发酵与蒸汽渗透耦合流加补料实验，结果表明:通过流加补料和蒸汽渗透过程分离乙醇，可使发酵液中残糖浓度控制在50～100g/L，乙醇浓度控制在70g/L以下，可实现长周期连续运行。