（一）冷凍對蛋白質的影響

牛乳的冷凍加工主要指冷凍升華干燥和冷凍保存的加工方法。牛乳冷凍保存時，如在-5℃溫度下保存5周以上或在-10℃的溫度下保存10周以上，解凍后酪蛋白產生凝固沉淀。這時酪蛋白的不穩定現象主要受牛乳中鹽類的濃度（尤其是膠體鈣）、乳糖的結晶、冷凍前牛乳的加熱和解凍速度等所影響。不溶解的酪蛋白，其中鈣與磷的含量幾乎和冷凍前相同。因此，可以認為酪蛋白膠體從原來的狀態變成不溶解狀態。

冷凍過程中乳中的蛋白質變得不穩定。在凍結初期，把牛乳融化后出現脆弱的羽毛狀沉淀，其成分為酪蛋白酸鈣。這種沉淀物用機械攪拌或加熱易使其分散。隨著不穩定現象的加深，形成用機械攪拌后或加熱也不再分散的沉淀物。

乳中酪蛋白膠體溶液的穩定性與鈣的含量有密切關系，鈣的含量超高，則穩定性越差。為提高牛乳凍結時酪蛋的穩定性，可以除去乳中的一部分鈣，也可添加罔偏磷酸鈉（2%）或四磷酸鈉，或其他和鈣有螯合作用的物質。

冷凍保存期間蛋白質的不穩定現象也與乳糖有密切關系。濃縮乳凍結時，乳糖結晶的作用能夠促進蛋白質的不穩定現象，添加蔗糖則可增加酪蛋白復合物的穩定性。糖類中以蔗糖效果為最佳，這種效果是由于黏度增大影響冰點下降，同時有防止乳糖結晶的作用。

冷凍升華干燥常用于初乳制品及酪蛋白磷酸肽等的加工，加工中需要事先冷凍。這需要采用薄層速凍的方法，可以完全避免酪蛋白的不穩定現象。

（二）冷凍對脂肪的影響

牛乳凍結時，由于脂肪球膜的結構發生變化，脂肪乳化產生不穩定現象，以致失去乳化能力，并使大小不等的脂肪團塊浮于表面。當牛乳在靜止狀態凍結時，由于稀奶油上浮，使上層脂肪濃度高，因而乳凍結可以看出濃淡層。但含脂率25%~30%的稀奶油，由于脂肪濃度高，黏度也高，脂肪球分布均勻，因此，各層之間沒有差別。此外，均質處理后的牛乳，脂肪球的直徑在1μm以下 ，同時黏度也稍有增加，脂肪不容易上浮。

冷使牛乳脂肪乳化狀態破壞，其過程是首先由于凍結產生冰的結晶，由這些碎片匯集成大塊時，脂肪球受冰結晶機械作用的壓迫和碰撞形成三角形，相互結成蜂窩狀團塊。此外，由于脂肪球膜隨著解凍而失去水分，物理性質發生變化而失去彈性。又因脂肪環內部的脂肪形成結晶而產生擠壓作用，將液體釋放從脂肪內擠出而破壞了球膜，因此乳化狀態也被破壞。防止乳化狀態不穩定的方法很多，最好的方法是在冷凍前進行均質處理（60℃，22.54~24.50MPa）。

不良風味的同現和細菌的變化

冷凍保存的牛乳，經常出現氧化味、金屬味及魚腥味。這主要是由于處理時混入了金屬離子，促進不飽和脂肪酸的氧化，產生不飽和的羥基化合物所致。發生這種情況時，可添加抗氧化劑加以防止。

牛乳冷凍保存時，細菌幾乎沒有增加，與凍結前乳相近似。