Hạt ca cao (cả vỏ) được thu hoạch và tách lấy hạt nhân bên trong. Hạt nhân này nằm trong một lớp thịt quả (cơm) nhão. Khi hạt bị tách vỏ, hạt nhân và lớp thịt quả vốn vô trùng này bị nhiễm vi sinh vật từ vỏ, tay người lao động, côn trùng, đường ống vận chuyển, v.v.
Lớp thịt quả xung quanh hạt nhân sau đó trải qua quá trình lên men tạo nên màu sắc và hương vị cho hạt nhân. Môi trường kỵ khí, pH thấp và hàm lượng đường cao của lớp thịt quả tạo điều kiện cho nấm men hoạt động. Một số nghiên cứu tìm thấy 24 loại nấm men có mặt trong quá trình lên men ca cao; một nghiên cứu khác của Rombouts xác định được 16 loại. Quá trình lên men bắt đầu do nấm men chuyển hóa đường trong thịt quả thành rượu, và trong môi trường kỵ khí, tiếp tục chuyển sang acid acetic. Quá trình này sinh nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong 24 giờ đầu tiên. Khi lớp thịt quả bị phá vỡ và loại bỏ, vi khuẩn tiếp tục hoạt động cho đến khi quá trình lên men kết thúc. Nấm men tìm thấy trong quá trình lên men đến từ môi trường xung quanh, ví dụ như đất, cây, v.v. Loài được tìm thấy nhiều nhất ở giai đoạn này là Saccharomyces spp (cụ thể là S. cerevisiae, Candida krusei, Kloeckera apiculata, Pichia fermentans, Hansenula anomola và Schizo-saccharomyces pombe). Nghiên cứu của Hansen và Welty cho thấy nấm men nhân giống rất nhanh trong quá trình lên men và có khả năng chịu được quá trình làm khô (sấy) và lưu kho. Trong 1g hạt nhân có thể tìm thấy đến 107 nấm men. Sau khi lên men, hạt ca cao được mang đi sấy.
Trong các quá trình chế biến sau đó hạt ca cao được làm sạch và có thể đưa vào quá trình tiền xử lý nhiệt để tách vỏ khỏi nhân. Một trong các cách tiền xử lý nhiệt được dùng là xử lý hồng ngoại. Hạt nhân được đưa qua bức xạ hồng ngoại trên lớp hóa lỏng hay băng chuyền động. Nước sẽ tích lũy trên bề mặt hạt nhân và làm bật lớp vỏ. Nhiệt độ bề mặt vốn cao bị giảm đi trong công đoạn này dẫn đến việc mất đi một lượng đáng kể vi sinh vật nhiễm, nhất là nấm men và nấm mốc. Hạt nhân lúc này được tách khỏi vỏ và rang. Sau giai đoạn rang, hạt nhân được nghiền thành ca cao dạng tảng (cục).
Chất lượng của ca cao tảng (cục) rất quan trọng do tính biến thiên tự nhiên có trong ca cao. Một trong các chỉ tiêu chất lượng cho ca cao tảng (cục) là chỉ số về lượng nấm men có trong một gram ca cao: tối đa là 50. Đối với bột ca cao đã bị kiềm hóa thì con số này là 50 với giới hạn là 100.
