Хорошо известно, что диаметр жировых шариков в молоке варьирует от 1 до 10 мкм при среднем его значении 3 мкм. Эти изменения размера жировых шариков зависят от факторов, влияющих на химический состав молока (порода коровы, стадия лактации, возраст и здоровье коровы, вид корма, и т. д.). После гомогенизации средний
диаметр жировых шариков становится меньше 2 мкм (см. рис. 2.11), что предотвращает образование конгломератов жира и отстой его на поверхности. В белковом компоненте молока (казеине и сывороточных белках) могут происходить следующие процессы: 
• денатурация некоторых белков сыворотки;
• взаимодействие казеина с денатурированными сывороточными белками; 
• образование сульфгидрильных соединений из денатурированных белков сыворотки.

Однако изменения составных частей молока, описанные в табл. 2.13, и желаемый результат гомогенизации могут быть достигнуты только при соблюдении определенных условий, а именно правильном выборе давления и температуры гомогенизации с учетом необходимого содержания жира в обрабатываемой смеси.

До обработки цельного молока любых млекопитающих не происходит какого-либо взаимодействия между основными его составляющими — белками ((3-лактобулином (Р-Лг), альфа-лактальбумином (а-Ла) и казеином), жирами и лактозой [921]. Жировые шарики в сыром молоке окружены оболочкой, состоящей из белка, липидов
и фосфолипидов [647]. Нагрев и давление вызывают химические и физические изменения в жировых шариках молока. Если химические изменения касаются остатков жирных кислот, то физическе изменения под действием температуры и давления выражаются в сложных взаимодействиях между составляющими молока. Влияние этих физических изменений на качество многих молочных продуктов было рассмотрено в работах [108, 197, 198, 596-598, 647, 816, 818, 879]. По мнению разных специалистов, возможные изменения, связанные с гомогенизацией до тепловой обработки, сводятся к следующим:

• разрушение жировых шариков (1-10 мкм) с образованием частиц субмикронного диапазона;
• разрушение некоторых казеиновых мицелл и связывание их с вновь образованными жировыми шариками для стабилизации последних;
• хотя белки плазмы играют небольшую роль, но некоторые из них могут взаимодействовать с жировыми шариками и без нагревания;
• структура жировых частиц в гомогенизированном молоке отличается от структуры нативных жировых шариков, поэтому они имеют другие свойства с точки зрения ферментативной и тепловой коагуляции молока.

Таблица 2.13. Физико-химические изменения, вызываемые гомогенизацией молока.

Рис. 2.11 Структура и состав жировых шариков, схематическое изображение гомогенизации 

Однако при нагреве молока взаимодействия усиливаются (более подробно см. раздел 2.9), а именно:
• происходит денатурация a-Ла и b-Лг с последующими взаимодействиями, в основном это касается b-Лг сыворотки;

• после денатурации b-Лг становится более реакционно способным из-за высвобождения одиночных сульфгидрильных групп (SН);

• возможные реакции b-Лг включают взаимодействие с другими молекулами b-Лг (агрегацию), взаимодействие с   к-казеином на поверхности казеиновых мицелл и взаимодействие с мембраной жирового шарика, что приводит почти к удвоению количества белка, связанного с жиром.

Нагревание гомогенизированного молока свыше 70 °С приводит к усилению денатурации и формированию из денатурированных белков сыворотки новых структур, которые в дальнейшем могут участвовать в таких реакциях, как:
• взаимодействие с другими денатурированными b-Лг с образованием геля;
• осаждение на поверхности мицелл казеина коллоидной дисперсии молока (за счет взаимодействия с к-казеином);
• взаимодействие с к-казеином, адсорбированном на жировых шариках;
• взаимодействие с остатками мембран жировых шариков;
• адсорбция на поверхности жировых шариков (с вытеснением адсорбированных казеинов).