Mleko jest schładzane w mleczarni i transportowane w cysternach chłodniczych do przetwórstwa. Mleko nieschłodzone szybko skwaśniałoby z powodu produkcji kwasu przez bakterie lactobacillus. Nawet jeśli jest przechowywane w lodówce, surowe mleko szybko się psuje z powodu działania bakterii psychrofilnych (tolerujących zimno). Wytwarzają one proteinazy i lipazy, które rozkładają zarówno białko, jak i tłuszcz w mleku, powodując zjełczały i gorzki smak oraz krzepnięcie.

Jeden niezwykły rodzaj bakterii, który może rosnąć, nazywa się Alcaligenes viscolactis, który wytwarza lepkie nici egzopolisacharydu w mleku, zwane ropiness.

Pasteryzowane mleko produkowane w nowoczesnych, higienicznych zakładach będzie przechowywane przez co najmniej 10 dni w lodówce. Bakterie przetrwalnikowe lub tolerujące wysoką temperaturę mogą przetrwać obróbkę cieplną, a mleko może być również zanieczyszczone po podgrzaniu przez psychrofile w środowisku fabrycznym. Efekty psucia się mleka są takie same jak w przypadku mleka surowego, ale ich rozwój trwa znacznie dłużej, ponieważ początkowa liczba mikroorganizmów jest niewielka. Czasami skażenie jest spowodowane enzymami mikrobiologicznymi, które przedostały się podczas podgrzewania. Jedną z form psucia się mleka często widzianą w lecie jest „śmietanka gorzka”, gdzie enzymy produkowane przez bakterie Bacillus cereus powodują tworzenie się białkowych cząstek tłuszczu. Co ciekawe, te psują się szybciej niż mleko pełne, ponieważ istnieją dodatkowe etapy w procesie produkcyjnym, gdzie tłuszcz jest usuwany, a w przypadku półtłustego, niektóre umieścić z powrotem, zanim produkt jest pakowany. Stwarza to więcej możliwości dla zanieczyszczenia mikrobiologicznego.

Mleko UHT i sterylizowane nie muszą być przechowywane w lodówce tak długo, jak ich pojemniki są szczelnie zamknięte. Po otwarciu pojemnika drobnoustroje mogą dostać się do mleka i musi być ono przechowywane w chłodzie, aby spowolnić ich wzrost.

.