При охлаждении значительным изменениям подвержены компоненты молока с гидрофобными связями, которые при охлаждении ослабляются (прежде всего белки и жир).

Белки. С понижением температуры прочность гидрофобных связей уменьшается. Часть мицеллярного казеина переходит в растворимую форму, что объясняется большим количеством гидрофобных групп у β-казеина. При длительном хранении (двое суток) охлажденного молока может произойти гидролиз β-казеина под действием нативной протеазы – плазмина с образованием γ-казеинов и протеозо-пептонной фракции, что отрицательно сказывается на способности молока свертываться под действием сычужного фермента, синеретических свойствах белковых сгустков и термоустойчивости молока (технологические свойства молока). Кроме этого, при длительном хранении охлажденного молока возможен гидролиз белков под действием бактериальных протеаз, которые в большей степени атакуют κ-казеин и могут способствовать накоплению горьких пептидов и других нежелательных продуктов, придающих молоку посторонние привкусы. При хранении замороженного молока происходит сначала частичная дезагрегация мицелл казеина, а затем мицеллы соединяются в плотные частицы, которые осаждаются при оттаивании молока. За счет этого также ухудшаются технологические свойства молока.

Липиды. Охлаждение молока сопровождается частичным изменением агрегатного состояния молочного жира: часть триацилглицеринов в глицеридном  ядре жирового шарика переходит в кристаллическое состояние. Происходят изменения в оболочке жировых шариков за счет перехода части оболочечного вещества в плазму, как следствие, потери отрицательного заряда и ослабления гидратации. Оболочка при этом приобретает хрупкость, несколько истончается и при дополнительных воздействиях (перекачивание, перемешивание, транспортирование) может стать проницаемой для жидкого жира. В этом случае уже происходит дестабилизация жировой эмульсии (см.тему 10, п. 10.3.2. «Факторы нарушения устойчивости жировой эмульсии»). Следствием таких изменений может явиться наличие деэмульгированного жира и его гидролиз под действием нативных липаз или липаз психротрофных микроорганизмов. Нативные липазы могут вызывать два вида липолиза: спонтанный и индуцированный.