Vấn đề khó khăn thường gặp trong LBR là quá trình khuấy trộn môi trường, trao đổi nhiệt, thông khí và quá trình kiểm soát độ ẩm, độ pH. Đây chính là các yếu tố làm cho LBR có phần nào hạn chế khi đưa ra ứng dụng theo quy mô công nghiệp [107].
1.2.2.1 Ảnh hưởng của độẩm và hoạt độ nước
Lượng nước sử dụng trong LBR rất thấp. Điều này có ý nghĩa thực tiễn cao trong công nghiệp do giảm được lượng nước thải rất nhiều so với lên men chìm [118]. Trong LBR, có thể xem sự tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật trên cơ chất rắn không có sự hiện diện của nước tự do. Nước trong hệ thống tồn tại ở dạng liên kết với cơ chất hoặc
ở dạng liên kết hấp phụ hay liên kết mao quản trong cơ chất. Độ ẩm trong LBR ảnh
hưởng lớn đến sự tăng trưởng của vi sinh vật. Không có mức độ ẩm tối ưu cho tất cả các loại cơ chất và vi sinh vật. Thông thường độ ẩm thay đổi từ 30 đến 85% [151]. Trong LBR, hàm lượng nước tối ưu của môi trường cơ chất mà vi sinh vật phát triển được thể hiện bằng thông số hoạt độ (water activity- aW). Việc giảm aW sẽ ảnh hưởng đến tăng trưởng của vi sinh vật, pha lag kéo dài, giảm tỷ lệ tăng trưởng và cuối cùng là hàm lượng sinh khối thu được sẽ thấp (Oriol và cs, 1988) [113].
1.2.2.2 Nhu cầu oxi
Trong LBR, việc đảm bảo sự thoáng khí nhằm duy trì điều kiện hiếu khí, đẩy khí CO2 ra khỏi môi trường, duy trì nhiệt độ cho môi trường cơ chất và điều hòa độ ẩm. Điều kiện này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh tổng hợp sinh khối, enzyme và đặc biệt là sắc tố đối với các vi sinh vật sinh tổng hợp sắc tố.
Do cơ chất ở trạng thái rắn nên oxi được lưu chuyển và khuếch tán đến bề mặt của chúng một cách dễ dàng. Việc sục khí trong LBR sẽ làm tăng khả năng khuếch tán của không khí vào môi trường cơ chất nhằm đảm bảo việc cung cấp oxi. Khi cung cấp không khí vào hệ thống LBR thì thành phần khí khi đi vào và đi ra khỏi hệ thống được mô tả như hình 1.7 [107].
1.2.2.3 Nhiệt độ và sự truyền nhiệt
Nhiêt độ là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến quá trình LBR. Do đó việc làm giảm nhiệt độ của cơ chất trong quá trình LBR ở quy mô công nghiệp là nhiệm vụ rất cần thiết. Do cơ chất rắn có khả năng truyền nhiệt kém nên khi vi sinh vật phát triển sẽ tạo ra một gradient về nhiệt. Khi cơ chất rắn tích tụ nhiệt sẽ làm tăng hàm lượng ẩm và gây khó khăn cho quá trình truyền nhiệt. Vấn đề duy trì nhiệt và hàm lượng ẩm ổn định trong LBR ở quy mô công nghiệp đang là bài toán nan giải trong kỹ thuật. Tuy nhiên, người ta cũng có thể thực hiện được với các thiết bị chuyên dùng đặc biệt [107, 151].