Thay vì sử dụng chuyển động quay của lồng rang để đảo trộn hạt cà phê, máy rang cố định sử dụng các cánh khuấy cơ học để trộn đều hạt trong buồng rang. Thiết kế này gợi nhớ đến cách rang cà phê thủ công trong những ngày đầu, khi người ta dùng chảo để rang hạt trên lửa và khuấy bằng muỗng. Nhiều thiết bị rang cà phê gia dụng thời kỳ đầu cũng sử dụng chảo cố định, kèm theo một bộ khuấy cơ học có thể đặt trên lửa.
Khi được đun trực tiếp trên ngọn lửa, thiết kế lồng cố định có nguy cơ cao gây cháy hoặc làm hạt cà phê bị cháy bề mặt, bởi phần tiếp xúc gần nhất với ngọn lửa có thể trở nên rất nóng. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ rang bằng luồng khí nóng, các lồng rang cố định bắt đầu được sử dụng trong các máy rang thương mại.
Năm 1969, máy rang cố định thương mại đầu tiên là Gothot Rapido-Nova được cấp bằng sáng chế (Arndt and Rossi 1972). Trong thiết kế này, các cánh xoay khuấy và nâng hạt cà phê khi luồng khí nóng được đẩy qua. Khí thải từ quá trình rang đi qua afterburner để xử lý trước khi được tuần hoàn trở lại buồng đốt.
Công ty Probat, sau khi mua lại Gothot bảy năm sau đó, đã áp dụng thiết kế tương tự trong dòng máy rang công nghiệp Jupiter của mình (Global Coffee Report 2014). Probat gọi thiết kế này là “tangential” (tuyến tính), bởi luồng khí nóng được dẫn vào theo hướng song song với mép ngoài của hạt cà phê khi chúng di chuyển trong lồng rang. Nguyên lý này cũng được áp dụng trong các máy rang cỡ nhỏ hiện đại của các thương hiệu như Loring và Bellwether.
Trong máy rang lồng cố định, các cánh khuấy nâng hạt lên để tiếp xúc với luồng khí nóng, đồng thời luồng khí đủ mạnh để tiếp tục khuấy động hạt. Do đó, đặc tính rang của thiết kế này tương tự với máy rang tầng sôi (fluid-bed roasters), và được gọi là thiết kế “giường bán tầng sôi” (semi-fluidised beds) (Fernandes 2019).
Thiết kế lồng cố định kết hợp luồng khí nóng và cơ chế khuấy hiện đại mang lại hiệu quả rang đều và ổn định, đồng thời giảm thiểu nguy cơ cháy bề mặt so với các phương pháp rang truyền thống.
