膜过滤在牛奶加工中起重要作用。 作为一种经济高效且不使用热处理的轻柔加工方式，除了普通的脂肪标准化的巴氏杀菌饮用奶，它还能适用于近乎所有乳制品。 

微滤（MF）有两种不同的液态奶应用，它们均以脱脂牛奶为进给产品：

反渗透（RO）用于其他流程之前或运输之前的初始浓缩，从而降低了体积/运输成本。 

系统使用超滤（UF），通过选择脂肪/蛋白质与乳糖/矿物质之间具有特定孔径的膜来浓缩所有大分子（如脂肪和蛋白质），并降低乳糖和矿物质的含量。 这些产品通常称为乳清浓缩蛋白（MPC）或乳清分离蛋白（MPI）。 这里通常使用渗滤来提高蛋白质与干基的比例，以达到MPC 85等标准。

UF还用于浓缩全脂或标准牛奶，以生产各种或全部或部分浓缩奶酪。

微滤和超滤处理得到的稀释液通常通过反渗透或纳滤（NF）或两者结合的方式进行浓缩以去除或回收水分，也可通过纳滤去除一价离子从而去除矿物质。

两种膜过滤工艺类型，即超滤和微滤，可用于牛奶中蛋白质的标准化。 超滤用于标准化总蛋白，微过滤则用于标准化酪蛋白。 

使用超滤可以浓缩未加工或经巴氏杀菌的全脂或脱脂牛奶。采用聚合螺旋膜对脱脂牛奶进行超滤可以生产多种不同乳清浓缩蛋白（MPC）和乳清分离蛋白（MPI）产品。 对脱脂牛奶进行微滤可以基于特定应用，选择使用聚合物螺旋膜或陶瓷膜来生产酪蛋白浓缩液。

有价值的副产品 牛奶的超滤和微滤过程产生的副产品（渗透液）也很有价值。 超滤得到的渗透液主要含有乳糖，该液相是用于奶粉标准化的理想产品。 

微滤得到的渗透液中含有原生乳清蛋白，这些蛋白可以进一步加工成价值更高的蛋白质产品，例如乳清分离蛋白或其他乳清浓缩蛋白。