在牛奶生产中，膜分离技术可用于脱脂除菌和浓缩大分子酪蛋白物质。牛奶中的细菌尺寸一般大于0.2μm，而脂肪粒的尺寸在0.1～2μm之间，因此采用微滤膜可以去除牛奶中的细菌。
对于脱脂奶，在微滤除菌前后其品质变化不大。在全奶的研究中发现，采用1.8μm的氧化铝膜进行微滤，可以使细菌数下降两倍，同时有98%的脂肪被去除，而蛋白质则较好的被保留在过滤后的牛奶中。膜分离技术在奶酪生产中，可用于制备高蛋白含量(>20%～22%)的液态奶酪，作为制备软或半硬奶酪的原料。采用超滤膜，脂肪、蛋白质留在浓缩液中，而乳糖、溶解蛋白、矿物质和其他微量成分留在乳清液中，使蛋白质与脂肪的比例达到奶酪的正常水平，成为液态标准乳酪。
实际证明，用超滤法生产奶酪，使奶酪产量增加10%～30%，降低凝乳酶用量70%～85%，且能实现生产的连续化和自动化。同时，脱脂乳或全乳乳酸发酵生产新鲜奶酪的过程中，需要将含有乳糖和无机物的水溶液相从发酵后的酸奶体系中分开，而全部蛋白质和脂肪保留在截留液中。传统上使用蒸发浓缩法或离心分离法，不但能耗较高，且会破坏牛奶中的某些热敏性成份，影响产品质量。经采用超滤和反渗透膜技术，替代蒸发浓缩或离心分离工艺，可生产出品质令人满意的奶酪及甜酸奶。
