Homogenizacija je generički pojam koji se odnosi na obradu otopine tako da postane jednolična. Pojavljuje se u mnogim industrijskim i znanstvenim primjenama, iako se često koristi posebno za označavanje mlijeka, kao dio procesa u dvije faze koji priprema mlijeko za prodaju. Prvi korak, pasterizacija, sterilizira mlijeko kako bi bilo sigurnije za piće. Homogenizacija ga stabilizira za glatkiji osjećaj u ustima i okus.
Mlijeko je zapravo otopina dvaju različitih materijala koji se inače ne miješaju, u ovom slučaju ulja i vode. Kada mlijeko koje nije podvrgnuto homogenizaciji ostavite da odstoji, kremaste masne kuglice će se polako dizati do vrha mlijeka. Ponekad je to željeni učinak, kao što je slučaj kod izrade obranog mlijeka, ekstrakcije mliječne masti za korištenje u vrhnju i maslacu. Međutim, kada potrošači odnesu mlijeko kući, ne očekuju da će se odvojiti. Stoga se dvije različite tvari u mlijeku moraju pomiješati kako se ne bi odvojile.
Kako bi se postigla homogenizacija, mlijeko se pod visokim tlakom provlači kroz vrlo fino sito. Čestice masti se razgrađuju i spajaju s vodenim dijelom mlijeka, što rezultira jednoličnom tekućinom koja se neće odvajati jer se čestice masti pomiješaju s vodom. Dobivena tekućina poznata je kao emulzija, jer predstavlja kombinaciju dviju tvari koje se normalno ne mogu miješati. U slučaju homogeniziranog mlijeka, emulzija je vrlo stabilna i neće se odvajati.
Kada se mlijeko homogenizira, okus se neznatno mijenja. Masnoća je ravnomjernije raspoređena po mlijeku, što rezultira kremastijim okusom i teksturom. Pasterizacija ima daleko veći utjecaj na okus mliječnih proizvoda, ali se općenito smatra nužnom jer sprječava bolesti koje se prenose hranom. Većina komercijalnog mlijeka je pasterizirano i homogenizirano, iako je moguće pronaći mlijeko koje nije prošlo proces homogenizacije. Još rjeđe, potrošači mogu pronaći potpuno sirovo mlijeko.
Neki drugi primjeri emulzija uključuju preljev od ulja i octa, majonezu i maslac. U većini slučajeva, emulzija je nepovratna, ali u nekim slučajevima se sastojci mogu odvojiti, što ukazuje na nepotpunu homogenizaciju. To je osobito slučaj s preljevima od ulja i octa, koje je obično potrebno promućkati kako bi se razgradile čestice masti prije upotrebe. Kada su emulzije napravljene nepravilno, imat će tendenciju odvajanja, što za potrošače može biti pokazatelj loše kvalitete, posebice kod majoneze. Ako se navodno homogenizirano mlijeko počne odvajati, to znači da homogenizacija nije obavljena kako treba, odnosno da se mlijeko pokvarilo.