认知高固酶解限制性因素并提高过程转化效率，构建集成优化技术体系并实现高值化利用是提高木质纤维素利用效率的重要环节。论文开展了汽爆抑制物生成规律及其抑制作用、高频振动-球耦合强化高固酶解过程和过程集成优化技术的研究，取得的主要结果如下：（1）针对抑制物在汽爆过程中生成规律不明确的问题，开展了汽爆过程能量与抑制物生成规律关系的研究。当汽爆温度升高时，化学能逐渐增加，5-羟甲基糠醛、糠醛、丁香酸、乙酸和甲酸的生成量也随之增加。其中，抑制物生成量的计算值与实验值之间存在极强的相关性（R2 >0.999）。探究了抑制物在汽爆不同阶段的生成情况，随着汽爆温度的增加，抑制物主要在增压阶段和维压阶段产生，其生成比例分别为3.6%-16.5%和14.2%-65.4%。汽爆工艺参数和原料特性是影响抑制物生成量的重要因素，当汽爆时间和温度升高时，抑制物生成量也逐渐升高。5-羟甲基糠醛、糠醛、乙酸和甲酸生成量随着底物弹性模量的增加而增加。糠醛、乙酸和甲酸生成量随着底物动态泊松比的增加而减少。（2）为揭示抑制物在高固酶解过程的影响机制，提高高固酶解效率，探究了不同抑制物在酶解过程的抑制效果。确定了乙酸、5-羟甲基糠醛、香草醛和糠醛在酶解过程的抑制浓度临界点，分别为1.25 g/L、1.25 g/L、0.25 g/L和2.5 g/L。分析了抑制物在不同固形物含量下抑制效果的变化规律，当反应体系固形物含量为15%-20%时，抑制物的相对抑制率最低。通过研究抑制物对纤维素酶性质的影响，发现抑制物会明显降低纤维素酶的滤纸酶活和β-葡萄糖苷酶酶活，但几乎不影响内切酶的活力。同时，抑制物会使得纤维素酶产生沉淀，沉淀率为35.2%-62.9%。通过HCH-1模型反映了抑制物和纤维素酶的结合情况，计算得到香草醛、糠醛、5-羟甲基糠醛和乙酸的结合常数β分别为0.045 L/g、0.013 L/g、0.014 L/g和0.024 L/g。（3）针对高固酶解传递过程效率低下的问题，构建了高频振动-球耦合强化方法。高频振动-球耦合在前期强化高固体系的微观混合，在后期强化高固体系的宏观混合，提高了混合效率，使得体系的离散系数始终维持在较低的水平。与高频振动相比，高频振动-球耦合体系的离散系数下降了84.2%，混合度更高。分析了不同球尺寸和球数量对混合效率的影响，并通过汽爆玉米秸秆高固酶解实验进行了验证。在高频振动中添加5个3 mm半径的刚性球可以提高高固酶解过程的混合效率，增加1.1%-17.5%酶解率。单位体积添加的刚性球越少，其反应器放大时的效果也越稳定。在刚性球放大系数为125.00时，体系的离散系数始终最低，混合效果最优。（4）为改善高固酶解传质困难导致的低效酶解问题，将高频振动-球耦合强化方法应用于高固酶解过程。在15%-25%的固形物含量下，与静置酶解体系相比，高频振动-球耦合酶解体系的葡聚糖和木聚糖转化率分别提高了8.3%-35.0%和5.0%-33.5%。水束缚效应是影响高固酶解效率的关键，提高束缚水的水池峰高，减弱水束缚效应，可以有效提高酶解效率。相比于静置酶解体系，高频振动-球耦合酶解体系的水池峰高在前24 h增加了38.7%-85.4%，表明水束缚效应的减弱。根据束缚水的变化规律，将高频振动-球耦合的高固酶解过程划分为三个阶段：固相阶段、过渡阶段和液相阶段。通过强化固相阶段的微观混合和液相阶段的宏观混合，高频振动-球耦合体系的高固酶解效率更高。（5）为进一步提高生物质炼制效率，针对当前生物质炼制过程中多联产系统评价不全面的问题，开展生物质多联产系统建模与优化分析，构建了基于系统生态学的多联产系统评价方法。探究了不同多联产技术路线的物流和能流变化情况。相比于产品单一的系统，多联产系统的稳定性更强，其能量输出稳定时间可缩短7.96%-29.01%。研究了系统的能量利用情况，多联产系统的能效和㶲效率分别比产品单一的系统高1.20%-15.67%和4.99%-39.79%。多联产系统具有更显著的经济效益，相比于产品单一的系统，多联产系统的生产成本增加了5.85%-55.99%，其收入也增加了73.56%-391.82%。（6）为探究生物质炼制过程中关键工艺参数对产品生产成本的影响，开展了关键工艺参数与经济成本的关联分析。以生产吨乙醇作为基准，提高纤维素拆解率、葡聚糖转化率、固形物含量和乙醇转化率（C6），乙醇生产成本可以减少6.89%-26.03%。降低预处理强度、木聚糖转化率和酶用量，乙醇生产成本可以减少0.85%-26.67%。研究了工艺参数对乙醇生产成本的影响程度：葡聚糖转化率>乙醇转化率（C6）>纤维素酶用量>纤维素拆解率>固形物含量>木聚糖转化率>预处理强度。探索了乙醇经济性的工艺参数临界点，当纤维素拆解率为80.71%，或葡聚糖转化率为83.52%，或酶用量为12.33 FPU/g DM，或乙醇转化率（C6）为83.56%时，吨乙醇的生产成本为7000元。分析了过程强化工艺的技术经济性，采用周期蠕动和高频振动-球耦合强化技术后，酶解工段的成本分别降低了9.15%和18.96%。