Homogeniseerimine on üldtermin, mis viitab lahuse töötlemisele, et see muutuks ühtlaseks. Seda kasutatakse paljudes tööstuslikes ja teaduslikes rakendustes, kuigi seda kasutatakse sageli piimale viitamiseks, osana piima müügiks ettevalmistamisest kaheastmelisest protsessist. Esimene samm, pastöriseerimine, steriliseerib piima nii, et seda oleks ohutum juua. Homogeniseerimine stabiliseerib selle, et suus tunneks ja maitse oleks sujuvam.
Piim on tegelikult kahe erineva materjali lahus, mis tavaliselt ei segune, antud juhul õli ja vesi. Kui homogeniseerimata piimal lastakse seista, kerkivad kreemjad rasvakuulikesed aeglaselt piima ülaossa. Mõnikord on see soovitud efekt, nagu näiteks lõssi valmistamisel, piimarasva ekstraheerimisel koores ja võis kasutamiseks. Kui tarbijad aga piima koju viivad, ei oota nad selle eraldumist. Seetõttu tuleb piimas olevad kaks erinevat ainet omavahel kokku segada, et need välja ei eralduks.
Homogeniseerimiseks surutakse piim kõrgel rõhul läbi väga peene sõela. Rasvaosakesed lagunevad ja ühinevad piima vesise osaga, mille tulemuseks on ühtlane vedelik, mis ei eraldu, kuna rasvaosakesed segatakse veega. Saadud vedelikku nimetatakse emulsiooniks, kuna see kujutab endast kahe tavaliselt segunematu aine ühendamist. Homogeniseeritud piima puhul on emulsioon väga stabiilne ja see ei eraldu.
Kui piim homogeniseeritakse, muutub maitse veidi. Rasv jaotub kogu piimas ühtlasemalt, mille tulemuseks on kreemja maitse ja tekstuur. Pastöriseerimisel on piimatoodete maitsele palju suurem mõju, kuid üldiselt peetakse seda vajalikuks, kuna see hoiab ära toidu kaudu leviva haiguse. Enamik kaubanduslikku piima pastöriseeritakse ja homogeniseeritakse, kuigi on võimalik leida piima, mida pole homogeniseerimisprotsessis läbi viidud. Veelgi harvemini võivad tarbijad leida täiesti toorpiima.
Mõned teised emulsioonide näited hõlmavad õli- ja äädikakastet, majoneesi ja võid. Enamikul juhtudel on emulsioon pöördumatu, kuid mõnel juhul võivad koostisosad eralduda, mis viitab mittetäielikule homogeniseerumisele. See kehtib eriti õli- ja äädikasastmete puhul, mida tuleb tavaliselt enne kasutamist raputada, et rasvaosakesed laguneksid. Kui emulsioon on valesti valmistatud, kipuvad need eralduma, mis võib tarbijate jaoks olla halva kvaliteedi näitaja, eriti majoneesi puhul. Kui väidetavalt homogeniseeritud piim hakkab eralduma, näitab see, et homogeniseerimist ei tehtud korralikult või piim on halvaks läinud.