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相分离是属于物理学、化学及工程学中的基本概念，即同类物质间存在相互聚集或分离的“力”，有助于同类物质的快速聚集或解离。对于牛乳蛋白和淀粉分子的混合体系而言，Noisuwan等研究发现，在淀粉糊化的后期，随着淀粉颗粒的破碎，直链淀粉逐渐溶出，牛乳蛋白首先与淀粉分子相互缠结，形成不稳定的凝胶，之后随着温度的降低，蛋白分子聚集，与淀粉分子间发生相分离。显示了淀粉和牛乳蛋白的相分离现象，亮光部分为蛋白质聚集体，黑暗部分为淀粉聚集体。淀粉分子和蛋白之间的相分离现象通常认为是大分子间的结构不一致性导致的，而非疏水相互作用、氢键和静电相互作用。VuDang等在研究乳清蛋白/天然蜡质玉米淀粉混合物过程中观察到的蛋白质聚集体直接证实了相分离现象的存在。与其它多糖/蛋白体系相比，淀粉/牛乳蛋白体系发生相分离所需浓度通常更高。Olsson等发现，当β-乳球蛋白浓度为6%时，只有马铃薯支链淀粉浓度超过0.75%后，蛋白/淀粉凝胶网络才会发生相分离。变性淀粉通常可通过静电相互作用与牛乳蛋白形成稳定的凝胶，但在不合适的加工和贮藏条件下，凝胶的稳定性会降低，亦可能发生相分离。
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