柱塞式高压均质乳化机主要通过柱塞往复运动，挤压物料获得高压，然后高压物料快速通过均质腔，使物料发生物理结构变化，最终达到均质的效果。
由于在超高压的作用下，物料溶液经过孔径很小的均质腔阀心时会产生极高的速度，并于均质腔内部材料发生碰撞或摩擦， 虽然使用高强度的材质，但也可能伴随有材料微粒的脱落，同时也降低使用寿命，后续通过均质腔结构的改进，降低了物料通过均质腔时的局部磨损，同时开始使用高硬度金属（如钨合金）材料，极大的延长了高压均质乳化机均质腔的使用寿命，但仍然可能存在微粒脱落的风险。
柱塞式高压均质机通常使用马达带动曲轴使柱塞往复运动，直接对物料进行增压， 均质压力较高， 由千曲轴需要有多级减速机构，该类设备一般体积较大，且在较高压力条件，物料升温情况较明显，一般适用于压力不是非常高的情况下的均质。
乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体;如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。
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