固态发酵是一种节水节能、环境友好的生产方式，在生物炼制过程中发挥着重要的作用。论文以固态发酵基质为切入点，研究了惰性吸附载体固态发酵纤维素酶工艺，通过复合诱变和培养基优化来提高里氏木霉菌株的产酶能力，利用氮气周期脉动提高惰性吸附载体固态发酵乙醇产率，研究了固态发酵培养基基质真空周期脉动原位灭菌方法，建立种子液在固态发酵培养基基质中的入渗模型，采用数值模拟的方法研究了固态发酵培养基基质的原位接种过程，论文的主要研究结果如下：（1）开发了惰性吸附载体固态发酵纤维素酶工艺，研究了载体的材料、孔径、持水量、填料深度对纤维素酶发酵的影响。结果表明，惰性吸附载体可以有效提高里氏木霉发酵纤维素酶的能力，以炭黑聚氨酯海绵（PAF）为惰性吸附载体在发酵11天后，滤纸酶活达到 0.368 FPU/mL，相比于液态发酵纤维素酶提高了40.5%，SDS-PAGE结果显示惰性吸附载体固态发酵的纤维素酶酶系比液态发酵更加丰富，在以PAF为惰性载体、孔径为0.6 mm、载体持水量为1:50、填料深度为15 mm时，发酵的纤维素酶酶活更高，此外，在经过6批次重复发酵后，惰性吸附载体产酶仍保持着较高活性，滤纸酶活为0.514 FPU/mL。（2）采用物理化学复合诱变的方式来提高里氏木霉菌株的产酶能力，优化了纤维素酶的发酵条件。结果表明，采用紫外诱变筛选得到的突变菌株UVA-7，其发酵纤维素酶能力达到0.513 FPU/mL，较原始菌株UVA-0提高了29.55%，采用紫外（UV）、亚硝基胍（NTG）和甲基磺酸乙酯（EMS）复合诱变选育的突变菌株UTE-6，其产纤维素酶能力达到0.927 FPU/mL，较原始菌株UVA-0提高了2.3倍。以30 g/L微晶纤维素作为碳源时，发酵纤维素酶的能力更佳，滤纸酶活达到了0.990 FPU/mL，同时以6 g/L蛋白胨为氮源，2.5 g/L KH2PO4、pH为4.8、10%接种量条件下，发酵的纤维素酶酶活更高。（3）针对固态发酵过程中传质传热效率不足、高氧分压抑制乙醇发酵的问题，开发了氮气周期脉动惰性吸附载体固态发酵工艺，结果表明，氮气周期脉动可以为发酵菌株提供良好的厌氧发酵环境，发酵90 h时，氮气周期脉动惰性吸附载体发酵体系中乙醇的浓度达到了42.79 g/L，而静置组和空白组的乙醇浓度分别为40.91 g/L和36.56 g/L，代谢流分析表明，采用氮气周期脉动惰性吸附载体固态发酵技术，葡萄糖通往乙醇节点的代谢通量提高了18.3%，因此，氮气周期脉动是一种提高乙醇发酵的有效方式。（4）针对固态发酵培养基基质灭菌效率低、易染菌的问题，建立了真空周期脉动原位灭菌方法。结果表明，不可冷凝气体的存在会降低有效蒸汽温度，阻隔蒸汽和基质的热传导，从而降低灭菌效率。通过真空周期脉动可以有效降低不可凝气体的含量，在真空度为40 kPa下置换4次可以将不可冷凝气体的含量降低至2.56%。（5）针对固态发酵培养基基质接种过程操作效率低、混合均匀性差的问题，建立了种子液在固态发酵培养基基质中的入渗模型，研究了种子液在基质中入渗运动情况。结果表明，种子液在固态发酵培养基基质中的垂直入渗速度大于水平入渗速度，在不同固态发酵培养基基质的入渗速率为：麦麸＞秸秆＞汽爆秸秆，同时，提高滴灌流速和基质初始含水量下，可以增加种子液的入渗速率，对于汽爆秸秆基质来说，在滴灌流速为5 cm/s、初始含水量为0.4 (v/v)、滴灌间距为5 cm时，可以有效提高种子液的入渗效果，从而提高接种过程的操作效率。