小型袋装巴氏牛奶生产线在生产过程中，一般把刚挤下的奶先放进奶罐，迅速进行冷却，以抑制微生物的繁殖，延长牛奶的抗菌性的持续时间。冷却过的奶，需要及时送到工厂加工处理。即经过滤、净化、冷却、均质、杀菌和包装等工艺，便成为人们日常饮用的消毒牛奶。杀菌是生产消毒牛奶的一项重要工艺。一般都是采取巴氏消毒法（德国微生物学家路易·巴氏德于19世纪50年代发明的，故以此命名）。这种方法分低温和高温两种消毒法。低温消毒法是将牛奶放入专门的巴氏消毒器中，将牛奶加热至62℃～65℃，维持30分钟；高温消毒法是加热至73.8℃～76.6℃，持续时间1～10分钟，或82.2℃，时间不超过5分钟。
然后迅速冷却到10℃。冷却的目的是防止残留的芽胞繁殖，并保持奶的品质。另外，使用土法也可达到消毒的目的。即用旺火煮后，在奶的表面迅速形成奶脂膜(以牛奶不溢出为准)，犹如一块布盖在海浪上一样。从形成脂膜时计算，再煮15分钟，就能达到巴氏消毒法的效果。
消毒牛奶不易在常温下保存。牛奶最怕太阳光。在太阳光照射下，牛奶含的维生素A、胡萝卜素、维生素B1、维生素B12均会受到破坏，所以是避光冷藏。据试验，牛奶冷却到13℃，可保存12小时，因此，把暂时不饮用的袋装消毒牛奶，可放到电冰箱冷藏柜中，但不要放到冷冻柜中。因为牛奶一经冷冻，再加热化解，就会发生脂肪与蛋白质分离，出现凝固、沉淀，此时油脂上浮，奶味变谈，营养价值也有所降低。如果买回来的是个体户的奶，煮沸消毒后一次饮完，不宜继续保存。如果要保存，可用小口容器装好，密封存放，但时间不宜太久。