Abbiamo visto nella pagina dedicata alla pastorizzazione che ogni microrganismo ha una temperatura letale TL e un coefficiente (espresso in secondi) per cui, a una temperatura superiore a quella letale, la popolazione si riduce di un decimo.
Utilizzando appunto questi concetti, la sterilizzazione si propone di distruggere gli agenti patogeni in modo che il prodotto diventi sicuro, una volta riportato a temperatura ambiente.
In realtà il fine della sterilizzazione è la cosiddetta sterilità commerciale, cioè quella che riduce di un fattore 1012 (ne resta una su mille miliardi!) il numero di spore del Clostridium botulinum. Poiché per il botulino a 121 °C la popolazione si riduce di un fattore 10 ogni 15 secondi, la sterilizzazione deve durare 180 secondi; poiché aumentando la temperatura, la riduzione della popolazione è più veloce, si trova per esempio che a 141 °C il tempo necessario per dodici riduzioni decimali è di soli due secondi circa.
Come per la pastorizzazione, fondamentale è anche l'acidità dell'alimento, tant'è che per i prodotti acidi è possibile utilizzare temperature inferiori ai 100 °C, mentre per quelli con pH > 4,5 è necessario non solo operare a temperature superiori, ma anche utilizzare strumentazione più evoluta (a seconda per esempio che il prodotto sia sfuso o già confezionato). Per esempio per il latte indicato con la sigla UHT (Ultra High Temperature) si usano per pochi secondi temperature superiori ai 140 °C.
Uno strumento molto usato nella sterilizzazione ad alta temperatura è l'autoclave che, aumentando la pressione, può portare la temperatura di ebollizione dell'acqua sopra i 100 °C.
Ovviamente a causa delle alte temperature, la sterilizzazione è più penalizzante della pastorizzazione per la denaturazione delle proteine e per l'inattivazione delle vitamine. Il primo processo è sicuramente più evidente, mentre per il secondo si può parlare di riduzione frazionale: per esempio per gli omogeneizzati per bambini la sterilizzazione in autoclave non distrugge più del 20% di vitamina C; per la vitamina B1 di carne e di pesce si va dal 20 al 70%; nel latte UHT si può perdere fino a circa il 50% di vitamina C, il 30% di vitamina B1 e di vitamina B6, il 50% di acido folico e il 50% di vitamina B12.
Come si vede, la credenza che un un latte UHT sia equivalente a un latte fresco ad alta qualità è veramente ottimistica.