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纤维素乙醇同步糖化过程(simultaneous saccharification fermentation, SSF)的放大是纤维素乙醇产业化过程一项重要内容,针对同步糖化发酵过程中物系的高粘度特性,本实验室自主开发了螺带搅拌桨反应器,有效提高了高粘度物系的传质和混合效率,有益于SSF过程中纤维素酶和木质纤维素的接触混合。本研究首先使用计算流体力学软件ANSYS CFX建立起5L、50L和500L同步糖化与发酵生物反应器的计算流体力学模型,并以玉米糖浆为介质进行了流体力学冷模实验,从混合时间和功率两个角度验证了5L、50L搅拌釜CFX模型计算的准确性。然后,建立了纤维素乙醇同步糖化发酵过程物系的流变学模型,结果表明,物系呈现出典型的剪切变稀的非牛顿流体特征,在模拟过程能耗方面,以幂律模型为基础的非牛顿流体模型比牛顿流体模型也具有更高的准确性。最后,本文通过大量计算研究了在螺带搅拌桨生物反应器在逐级放大过程中,螺带搅拌桨几何构造的变化对于过程混合时间以及混合功率这两个重要参数的影响。模拟研究表明,d/D(d为螺带桨直径,D为搅拌釜的内径)从0.75增大到0.95的过程中,搅拌能耗在不断地增加,但是其混合时间在d/D=0.9的时候达到了最小值,然后随着d/D的增大反而增大；螺带桨圈数固定时,螺距的增大能够在搅拌能耗基本不变的基础上大大缩短混合时间,并且在50L的反应器中进行了SSF实验研究了螺带桨螺距对于纤维素乙醇同步糖化发酵实验乙醇产量的影响,实验表明,螺带桨螺距能够通过影响整个发酵体系的混合传质情况影响SSF过程的进行；w/d(w为螺带桨的宽度)从0.05增大到0.20时,螺带桨的能耗和搅拌性能都没有太大变化,但是当w/d大于0.25时,混合时间急剧增加,混合性能减弱；在螺带搅拌桨体系中加入Rushton搅拌桨和扫底桨不会对搅拌桨能耗造成很大的影响,这两种搅拌桨主要的作用在于工程上提高木质纤维素与纤维素的接触效率从而提高纤维素酶解效率。