Los productos químicos a granel de base biológica como los ácidos carboxílicos siguen teniendo dificultades para competir con sus equivalentes fósiles en términos económicos. Una posibilidad para mejorar la viabilidad económica es el uso de sustratos crudos en biorrefinerías. Sin embargo, las impurezas en estos sustratos plantean desafíos en la fermentación y purificación, lo que requiere investigación interdisciplinaria. Este trabajo demuestra un enfoque holístico para el desarrollo de procesos de biorrefinería, utilizando la producción de ácido itacónico en jugo espeso a base de remolacha azucarera con sp. como ejemplo. Un diseño de proceso conceptual con datos de soluciones preparadas artificialmente y datos de literatura de fermentación en glucosa guía el desarrollo simultáneo de los procesos aguas arriba y aguas abajo hasta una escala de 100 L. El análisis tecnoeconómico revela que el consumo de sustrato es el principal componente de los costos de producción y, por lo tanto, el rendimiento del producto es el impulsor de la economía del proceso. Alinear los agentes de ajuste de pH en la fermentación y el proceso aguas abajo es una palanca central para la recuperación del producto. Los experimentos muestran que la fermentación se puede transferir de la glucosa al jugo espeso cambiando el perfil de alimentación. En el procesamiento aguas abajo, es necesario un paso adicional de decoloración para eliminar las impurezas que acompañan al sustrato crudo. Además, observamos un mayor uso de agentes de ajuste de pH en comparación con las simulaciones de proceso.