盡管固態發酵前景廣闊並且逐漸受到人們的重視，但是與液態發酵相比還是不夠，這主要是因為對固態發酵生化工程方麵了解得還很少。固態發酵本身很難標準化，並且重複性較差。目前阻礙固態發酵大規模應用的主要問題是過程控製和放大。為了提高發酵產品的產量和質量而進行的固態發酵過程調控，十分需要充分了解發酵過程中微生物與生長環境的相互作用，此處的生長環境包括底物基質和空氣。但是，人們對發酵過程中的基本現象及其對發酵特性和代謝反應影響的了解還十分有限。使之變得更加複雜的是，固態發酵的批次發酵特點、真菌複雜的生理學以及真菌通過生長會移動到新的區域等。
在固態發酵的物質傳遞過程中存在著微觀和宏觀層麵現象。微觀層麵現象包括微生物的生長、對環境變化的響應以及顆粒內部的物質傳遞，宏觀層麵現象考慮生物反應器中的整個固態發酵係統。從宏觀層麵來講，固態發酵中的物質傳遞過程包括：①顆粒之間的物質傳遞;②顆粒空隙間的對流傳質;③生物反應器內外空氣流動中的對流傳質;④由攪拌引起的剪切力對菌絲體和基質顆粒的影響。
一、偶聯反應-擴散現象
偶聯反應和擴散現象可以用來描述和模擬很多生物反應係統，例如用於廢氣處理的微生物的生物被膜、生物反應器中的固定化細胞、軟骨的培養等。固態發酵過程中每個小顆粒就是一個小的批次反應器，該反應器作為一個整體是在穩態作為連續體係進行操作。 真菌菌絲體和底物基質中的偶聯反應和擴散現象已被用來描述固態發酵。
1.真菌生物被膜
為了給真菌生物被膜層提供合適的支撐，底物基質必須提供底物，空氣必須提供氧氣，同時，代謝物和酶必須要從這一層傳遞到底物基質內。基質顆粒的降解是從正在生長的菌絲體所占據的空間開始。
2.底物基質
底物基質包括碳源、水和其他營養物質。底物基質中的物質傳遞是限製生物量增長的一個非常重要的因素。
3.真菌生物被膜與底物基質
對於較大的底物顆粒，即較厚的底物基質中，酶的擴散比氧氣的擴散更加限製真菌的生長。
4.透過菌絲的細胞壁
一條真菌菌絲可以被看做一個長的管狀生命體，以一種幾乎完全剛性的細胞壁作為骨架成分圍成。一條菌絲的伸長基本上是新的物質在頂端連續地插入到可塑性的細胞壁混合物中，同時可塑性材料轉變為更為剛性的側向細胞壁。
5.菌絲內部
在菌絲內，葡萄糖運輸的機製是擴散作用。擴散運輸的方向是從菌絲頂部到接種點，其中頂部菌絲可以得到新的營養物。
二、其他傳輸現象
對於固態發酵中的真菌生物被膜層，擴散現象是存在的。至今，人們一直認為在真菌定植於食品基質上或食品基質中時，擴散是最常見的傳輸現象。然而，在固態發酵中，實際的過程更加複雜。例如，僅僅擴散不足以解釋氧氣的運輸。
1.菌絲的延長與滲入
一般認為，絲狀真菌的生長基本上是菌絲尖端的伸長和尖端沿著菌絲體的產生。正在生長的頂端細胞的細胞壁與堅硬的成熟細胞的細胞壁相比，是更加多孔的或可滲透的，所以，尖端菌絲細胞能夠迅速分泌蛋白質，如水解酶類。除了被動擴散之外，有滲透力的菌絲體的正在生長的尖端被認為是一個可移動的分泌酶的部位，它加速了水解酶向底物基質的運輸。但是，在正在生長的菌絲體中，並非所有的菌絲體尖端細胞都產生相同產量的酶類，而是可以分辨出產量高的菌絲和產量低的菌絲。