Đầu tiên là nguyên liệu. Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tươi nguyên kem hoặc sữa gầy. Sữa nguyên kem là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi không hiệu chỉnh hàm lượng chất béo. Sữa gầy là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi được tách bớt một phần chất béo.
Ngoài nguyên liệu chính là sữa tươi hoặc sữa gầy, người ta còn sử dụng một số phụ gia trong sản xuất sữa bột như chất ổn định (polyphosphate, orthophosphate của Na, K, Ca) chất tạo nhũ lecithine, chất chống oxy hoá...
Tiếp theo là quá trình chuẩn hoá sữa nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong nguyên liệu và được thực hiện trên dây chuyền tự động bao gồm máy ly tâm, bộ phận phối trộn, các dụng cụ đo (lưu lượng kế, tỷ trọng kế…) bơm vào thùng chứa.
Bước tiếp theo là thanh trùng nhằm làm giảm số vi sinh vật trong sữa đến mức thấp nhất, đồng thời vô hoạt các enzym, đặc biệt là nhóm enzym bền nhiệt lipase, làm thay đổi tính chất của protein. Thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ 80-85 độ C trong vài giây. Quá trình thanh trùng sữa được thực hiện trên thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng.
Công đoạn cô đặc nhằm tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí năng lượng cho quá trình sấy sữa tiếp theo. Người ta dùng cô đặc chân không để sản phẩm không bị nhiễm bẩn, các sinh tố và chất béo không bị phân huỷ.
Do hàm lượng chất béo trong sữa sau quá trình cô đặc khá cao nên nhà sản xuất thực hiện quá trình đồng hoá để giảm kích thước hạt béo và phân bố đều chúng trong sữa.
Tiếp theo là sấy sữa. Sản phẩm chế biến từ sữa đã cô đặc đến độ khô 35 - 40%, đem sấy khô, nghiền thành bột, sàng, rây được sữa ở dạng bột có độ khô 90 - 96%, độ ẩm 4 - 10%. Tùy thuộc vào thiết bị sấy mà người ta có được sản phẩm sữa bột có chất lượng khác nhau.
Để thu nhận sữa bột, người ta có thể thực hiện các phương pháp sấy khác nhau như sấy thăng hoa, sấy trục nhưng hiện nay, sấy phun được sử dụng nhiều hơn cả.
Sữa bột sau khi sấy phun sẽ được đưa qua hệ thống rây rồi vào thiết bị đóng gói. Thông thường người ta sử dụng bao bì bằng kim loại hoặc bao bì giấy để đựng sản phẩm.Yêu cầu chung về bao bì là phải hạn chế sự tiếp xúc của ánh sáng, không khí và độ ẩm từ môi trường xung quanh đến sữa bột. Người ta thường đóng gói trong điều kiện chân không hoặc thổi hỗn hợp 90% nitơ, 10% hydro vào hộp trước khi ghép nắp nhằm kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm.
Các công đoạn sản xuất sữa bột từ pha trộn tới đóng gói...đều được thực hiện trên dây chuyền máy móc.
Sữa bột có khả năng hút ẩm rất cao do đó khi bảo quản trong bao bì kín, sữa bột sẽ hút nước đến độ ẩm cân bằng, tạo thành các cục vón làm giảm độ hoà tan của sữa.
