Перспективным направлением повышения эффективности хранения и транспортировки молока является приминение инновационных технологий и технических средств, в том числе использующих оптический мониторинг. Целью данной работы являлось изучение возможности применения оптической фотолюминесцентной диагностики для определения нарушения условий хранения и транспортировки молока, вызвавших его замораживание. Для измерений использовали молоко агрофирмы «Мичурино» с массовой долей жира 3,2 %. Контроль параметров молока осуществляли на ультразвуковом анализаторе «Эксперт Профи». Установлено, что после временного замораживания качество молока ухудшилось. Оптическую диагностику молока осуществляли на дифракционном спектрофлуориметре СМ2203. Результаты показали, что спектральные характеристики возбуждения молока незамороженного и подвергавшемуся временному замораживанию имеют количественные отличия в диапазоне 300–400 нм. Также найдены отличия в спектральных характеристик люминесценции при длинах волн возбуждения 324 и 360 нм, при этом возбуждение 290 и 445 нм нейтрально к замораживанию. Интегральный поток фотолюминесценции Φ324 молока, подвергавшегося временной заморозке, превышает аналогичный показатель незамороженного молока на 12,5 %, в то время как потоки Φ445 практически не меняются. Благодаря данным отличиям возможно создание экспресс-методики определения замораживания молока, включающую возбуждение молока излучением 324 нм (рабочее) и 445 нм (опорное), последовательную регистрацию фотолюминесцентного излучения молока в диапазонах 360–600 нм и 480–660 нм и расчет отношения потоков Ф324/Ф445. Предлагаемая методика может быть реализована с применением свето- и фотодиодов и использована для неразрушающего и быстродействующего мониторинга молока в процессе его хранения и транспортировки в условиях регионов с холодным климатом.