在生產過程中，一般把剛擠下的奶先放進奶罐，迅速進行冷卻，以抑制微生物的繁殖，延長牛奶的抗菌性的持續時間。冷卻過的奶，需要及時送到工廠加工處理。即經過濾、凈化、冷卻、均質、殺菌和包裝等工藝，便成為人們日常飲用的消毒牛奶。殺菌是生產消毒牛奶的一項重要工藝。一般都是采取巴氏消毒法（德國微生物學家路易·巴氏德于19世紀50年代發明的，故以此命名）。這種方法分低溫和高溫兩種消毒法。低溫消毒法是將牛奶放入專門的巴氏消毒器中，將牛奶加熱至62℃～65℃，維持30分鐘；高溫消毒法是加熱至73.8℃～76.6℃，持續時間1～10分鐘，或82.2℃，時間不超過5分鐘。然后迅速冷卻到10℃。冷卻的目的是防止殘留的芽胞繁殖，并保持奶的品質。另外，使用土法也可達到消毒的目的。即用旺火煮后，在奶的表面迅速形成奶脂膜(以牛奶不溢出為準)，猶如一塊布蓋在海浪上一樣。從形成脂膜時計算，再煮15分鐘，就能達到巴氏消毒法的效果。
牛奶的消毒必須嚴格掌握好溫度和時間。不然，既達不到消毒的目的，還破壞了牛奶的營養成分。這是因為：一是長時間高溫煮沸會使牛奶中蛋白質由溶膠狀態轉變成凝膠狀態，從而造成蛋白質大量凝結和沉淀；二是鮮奶中的鈣是以靜電方式與酪蛋白相結合，形成人體可以消化吸收的酪蛋白鈣，而長時間煮沸的牛奶與消毒牛奶相比，酪蛋白大約要減少20%，鈣質多變為難以被人體消化吸收的鈣鹽；三是長時間煮沸還會使乳糖焦化分解，營養價值低；四是破壞了包括維生素A等多種維生素。因此，消毒牛奶原則上就直接飲用，不必再進行煮沸。如果需要加溫的話，只要把袋裝的奶牛放在50℃～60℃的熱水中加熱片刻，就可以了。
