Homogenizacija je splošen izraz, ki se nanaša na obdelavo raztopine, tako da postane enotna. Pojavlja se v številnih industrijskih in znanstvenih aplikacijah, čeprav se pogosto uporablja posebej za označevanje mleka, kot del dvostopenjskega postopka, ki pripravlja mleko za prodajo. Prvi korak, pasterizacija, sterilizira mleko, tako da je varnejše za pitje. Homogenizacija ga stabilizira za bolj gladek občutek v ustih in okus.
Mleko je pravzaprav raztopina dveh različnih materialov, ki se običajno ne mešata, v tem primeru olja in vode. Ko mleko, ki ni bilo homogenizirano, pustimo stati, se bodo kremaste maščobne kroglice počasi dvignile na vrh mleka. Včasih je to želeni učinek, kot je v primeru izdelave posnetega mleka, ekstrakcije mlečne maščobe za uporabo v smetani in maslu. Ko pa potrošniki mleko odnesejo domov, ne pričakujejo, da se bo ločilo. Zato je treba dve različni snovi v mleku mešati, da se ne ločita.
Da bi dosegli homogenizacijo, se mleko pod visokim pritiskom potisne skozi zelo fino sito. Delci maščobe se razgradijo in združijo z vodnim delom mleka, kar ima za posledico enotno tekočino, ki se ne bo ločila, saj se maščobni delci pomešajo z vodo. Nastala tekočina je znana kot emulzija, saj predstavlja združitev dveh običajno nemešljivih snovi. V primeru homogeniziranega mleka je emulzija zelo stabilna in se ne loči.
Ko se mleko homogenizira, se okus nekoliko spremeni. Maščoba je bolj enakomerno razporejena po mleku, kar ima za posledico bolj kremast okus in teksturo. Pasterizacija ima veliko večji vpliv na okus mlečnih izdelkov, vendar se na splošno šteje za potrebno, saj preprečuje bolezni, ki se prenašajo s hrano. Večina komercialnega mleka je pasteriziranega in homogeniziranega, čeprav je mogoče najti mleko, ki ni bilo v postopku homogenizacije. Še redkeje lahko potrošniki najdejo popolnoma surovo mleko.
Nekateri drugi primeri emulzij vključujejo preliv iz olja in kisa, majonezo in maslo. V večini primerov je emulzija nepovratna, v nekaterih primerih pa se lahko sestavine ločijo, kar kaže na nepopolno homogenizacijo. To še posebej velja za oljne in kisne prelive, ki jih je običajno treba pred uporabo pretresti, da razgradijo maščobne delce. Pri nepravilni izdelavi emulzij se nagibajo k ločevanju, kar je lahko pokazatelj slabe kakovosti za potrošnike, zlasti pri majonezi. Če se domnevno homogenizirano mleko začne ločevati, to pomeni, da homogenizacija ni bila opravljena pravilno ali da se je mleko pokvarilo.