1.4 O2和CO2濃度
固態發酵系統的氣態環境直接影響到生物量的大小和酶合成的程度，需要控制空氣流動來調整氣態環境。好氧微生物的理論呼吸熵(RQ)為1.0，低于1.0將影響氧氣傳輸，微生物生長受到阻礙，通過測定O2吸收速率和CO2合成速率(發酵尾氣分析儀進行在線實時測定)，可以判斷微生物的生長程度(反應生物量的變化)，通過改變O2和CO2的分壓大小，可以控制微生物的生長和代謝，進而調節固態發酵過程。
1.5 溫度和pH值
由于微生物的生長、蛋白質合成、酶和細胞活性及代謝產物合成對溫度的敏感性，對溫度的控制很重要。大多數真菌的生長溫度范圍在20 ~ 55 ℃ [5]，致死溫度在50 ~ 60 ℃。在發酵過程中，微生物代謝產生大量的熱，造成品溫上升很快(有時高達2/h)，如果產生的熱不能及時散去，就會影響孢子發芽、生長和產物產率。又固態發酵不同料層的物料溫度不同(在微生物生長對數期可超過3/cm)，造成發酵不均一。因此，在固態發酵反應器設計方面，主要集中在如何傳熱，到目前為止，最好的解決辦法是通風。
固態發酵過程中由于代謝活動，pH值會發生一定變化，最常見的是有機酸的生成，造成pH值下降。不同微生物的最適生長pH值是不同的，真菌生長pH值范圍在2.0~9.0，最適范圍在3.8~6.0；酵母最適范圍在4.0 ~ 5.0。低pH值可以有效地抑制污染菌的繁殖。對pH值很難采用合適的技術進行在線測定和控制，可在發酵原料中加入具有緩沖能力的物質(對反應過程無影響)來緩沖pH值的變化。
1.6 通風和攪拌
好氧發酵過程中對氧的需求及系統中傳質、傳熱的需要，通風和攪拌操作有重要的影響。空氣速率增加可提供微生物生長所需氧氣，又可以移除CO2、揮發性代謝物和反應熱，但很多因素影響O2的傳輸，如空氣壓力、通氣率、基質空隙、料層厚度、培養基水分、反應器幾何特征及機械攪拌裝置的轉速等。氣流強度可作為評判通風強弱的標準，通氣質量也很重要(特別是氣體濕度，可改變水活度)。合適的通風強度和質量可提高對溫度的控制。
由于基質的不均勻性，通風過程容易造成細胞代謝發生變化，需要通過攪拌來提高物料發酵、水分、溫度和氣態環境均一性。在選擇基質時，應考慮基質特性，避免在攪拌過程中出現結塊現象，但過分的翻動可能損傷菌絲體，抑制菌體生長。間歇攪拌較連續攪拌有較好效果，對菌絲體的生長及其在基質上附著更有利。
1.7 固態發酵反應器
固態發酵反應器是目前限制固態發酵用于現代生物反應工程的一個重要因素。設計反應器需要考慮幾個方面的問題:滅菌、接種、傳質傳熱、取樣、供氣、參數的測量和控制等。迄今為止已有許多類型的固態發酵反應器問世(包括實驗室、中試和工業生產)，部分用于食用菌、酶制劑、動物飼料和土壤修復等。
1.7.1 淺盤發酵反應器
淺盤發酵反應器是所有反應器類型中最簡單的發酵設備，結構見圖，是傳統發酵食品的酒曲生產采用的反應裝置，但是，散熱主要通過托盤傳導，即使通電冷卻也不足以去除代謝熱。此外還有傳質傳熱速率低造成的高污染風險和托盤利用率低等缺點。
1.7.2 流化床反應器
該反應器主要是在金屬網或多孔板上鋪置粉粒狀基質，從底部往上吹空氣形成流化層狀態，兩種不同形式的流化床結構見圖。反應器的主要參數是粒徑大小和顆粒分布，粒徑分布越狹窄，顆粒越容易保持流化狀態。反應器采用封閉系統可較好保持無菌狀態，發酵完成可提高空氣溫度直接將產品進行干燥回收。這類反應器容積率低。
1.7.3 轉鼓式反應器
其基本形式是將一個圓柱形容器支架在一個轉動系統上，轉動系統主要起支撐及提供動力作用，結構示意見圖。轉鼓式發酵器轉動速率一般為1~16r/min，有的可達到更高轉速，真菌菌絲體的破壞程度對轉速較敏感。這類反應器重點要解決好物料結塊和粘壁的問題，其次是反應器容積率低。增加破碎板(網)可以解決結塊問題。
