Von der Milch zum Reifungsrahm
Butter besteht hauptsächlich aus Milchfett. Dessen Anteil in der Rohmilch beträgt etwa vier Prozent. Für ein Kilogramm Butter benötigt man 22 bis 25 Liter Milch. Nach der Eingangskontrolle in der Molkerei wird die Milch in einer Zentrifuge (Separator) geschleudert. Weil die Bestandteile der Milch eine unterschiedliche Dichte besitzen, trennen sie sich auf: in Magermilch und Rahm mit ungefähr 40 Prozent Fett. Der gewonnene Rahm wird kurz und schonend auf mindestens 85 Grad Celsius erhitzt (pasteurisiert). Das inaktiviert Keime und Enzyme und verhindert, dass unerwünschte Aromen entstehen. Anschließend muss der Rahm 7 bis 20 Stunden lang reifen. Während dieser Zeit wird die Temperatur gezielt erhöht und gesenkt. Das genaue Verfahren unterscheidet sich je nach Buttersorte. Für Sauerrahmbutter werden in dieser Phase Milchsäurebakterien zugesetzt.

Das eigentliche Buttern
Der gereifte Rahm kommt in den Butterfertiger. Dieses Gerät schlägt den Rahm wie eine übergroße Küchenmaschine. Dadurch verbinden sich die vielen kleinen Fettkügelchen des Milchfetts (Agglomeration). Es bilden sich Klumpen, die sogenannten Butterkörner, und eine wässrige Phase, die Buttermilch. Diese wird getrennt weiterverarbeitet. Das anschließende Kneten der Butterkörner verteilt das restliche Wasser sehr fein im Fett, macht die Masse geschmeidig und geschmacklich frischer. Die Herstellung von Butter ist chemisch betrachtet eine Phasenumkehr: Aus der Öl-in-Wasser-Emulsion „Milch“ entsteht die Wasser-in-Öl-Emulsion „Butter“. Der Fettanteil der fertigen Butter beträgt mindestens 82 Prozent.

Komplexe Aromabildung
Während der Rahmreifung kommt es bei allen drei Buttersorten zu einer Veränderung: Mit der Temperatur verändern die Fettmoleküle ihre Form zu einer neuen Modifikation, wobei keine Fettsäure ihre Bindung verlässt (vgl. Abb. unten). Die Konsistenz des Milchfetts ändert sich und verbessert die Streichfähigkeit und den Geschmack. Zahlreiche Aromen entstehen durch weiteren Umbau der Fette und Kohlenhydrate während der verschiedenen Phasen der Butterherstellung. Je nach Verfahren dominieren unterschiedliche Geschmacksstoffe. Süßrahmbutter schmeckt mild und milchig-süß, mildgesäuerte Butter eher säuerlich frisch und Sauerrahmbutter frisch mit einer nussigen Note.

Bei Sauerrahmbutter werden ausgewählte Kulturen von Milchsäurebakterien (meist Streptococcus lactis und S. cremoris) für die Rahmreifung zugegeben. Die Bakterien bauen den vorhandenen Zucker (Lactose, Glucose und Galactose) aus der Milch zu Milchsäure (Lactat) ab. Die Bakterien setzen aber auch andere organische Verbindungen um. Dabei entstehen u. a. die Ketone Acetoin und Diacetyl, die ebenfalls sauer schmecken. In geringem Umfang finden sich diese auch in Süßrahmbutter und mildgesäuerter Butter. Teilweise wird Milchsäure extra zugegeben. Die Enzyme der Mikroben setzen außerdem weitere Fettsäuren aus den Fettmolekülen frei (hydrolytische Spaltung der Esterbindung durch Lipasen). Das Aroma der Butter beruht also auf vielen Säuren.

Die Butter enthält zudem noch verbliebene Aromen aus der Milch, z. B. ätherische Öle aus dem Futter der Kühe (Heu, Silage usw.) und Phenole. Die Vielzahl der chemischen Verbindungen im Rahm und deren weitere Reaktionen bilden eine unüberschaubare Zahl von geschmacksaktiven Substanzen. Die Abfolge und Dauer der Temperaturphasen während der Reifung fördert und bremst die einzelnen aromabildenden Prozesse im Rahm.