Máy rang trống gia nhiệt trực tiếp được phát triển từ các thiết bị xi-lanh dùng để rang cà phê tại nhà vào thế kỷ 17. Các xi-lanh kim loại chứa đầy cà phê được đặt trên lửa và quay bằng tay. Khi quá trình rang hoàn tất, cần tháo xi-lanh ra khỏi lửa hoặc dập tắt ngọn lửa trước khi lấy cà phê ra. Xi-lanh thường được đóng kín hai đầu, với một cửa nhỏ bên hông để đưa cà phê vào và lấy ra.
Trống rang thời đó làm từ kim loại đặc hoặc kim loại đục lỗ. Kim loại đục lỗ cho phép tiếp xúc gần hơn với lửa, giúp rang nhanh hơn, nhưng dần bị thay thế bởi trống kim loại đặc, giúp bảo vệ hạt cà phê khỏi khói và bụi than. Thời gian rang thường kéo dài khoảng một giờ (Bersten, 1993). Đến giữa thế kỷ 19, các trống hình cầu được phát triển, với thiết kế thương mại thành công đầu tiên ra đời năm 1870 bởi Emmericher Maschinenfabrik und Eisengießerei (sau này được đổi tên thành Probat).
Máy rang trống dạng kéo Carter (1846) là một bước đột phá trong công nghệ rang cà phê thương mại, được thiết kế để tối ưu hóa năng suất và hiệu quả. Trống rang làm từ kim loại đục lỗ được gắn trên trục trượt, cho phép đẩy vào hoặc kéo ra khỏi lò mà không cần tháo rời toàn bộ cấu trúc. Mỗi trống có thể chứa đến 90 kg cà phê, giảm thời gian rang từ 60 xuống 45 phút nhờ lò gạch cách nhiệt tốt và nhiệt truyền trực tiếp.
Sau khi rang, trống được kéo ra để làm nguội hạt cà phê bằng cách khuấy đều và rắc nước. Thiết kế này không chỉ tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng rang, đặt nền tảng cho các hệ thống rang hiện đại với khả năng kiểm soát nhiệt độ và làm nguội hiệu quả hơn.
Máy rang trống của Jabez Burns (1864) đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ rang thương mại, nhờ vào thiết kế đột phá giúp loại bỏ nhu cầu di chuyển trống rang khỏi nguồn nhiệt. Điểm đặc biệt của máy là hệ thống hai cánh xoắn ốc bên trong trống, giúp hạt cà phê tự động di chuyển đều trong quá trình rang, đảm bảo nhiệt độ phân phối đồng đều và hạt không bị cháy.
Một cải tiến quan trọng khác là cơ chế xả hạt trực tiếp. Khi mở cửa xả, các cánh xoắn sẽ đẩy hạt ra khỏi trống một cách nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và công sức so với các thiết kế trước đó. Điều này cũng cho phép sử dụng trống có kích thước lớn hơn, tăng năng suất rang.
Burns còn phát triển hệ thống làm nguội tích hợp với quạt gió, giúp giảm nhiệt độ hạt nhanh chóng và duy trì chất lượng hương vị. Những cải tiến này đã định hình các đặc điểm cơ bản của máy rang hiện đại, tạo nên một tiêu chuẩn mới cho ngành rang cà phê thương mại, đồng thời cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu quả sản xuất.
Bước ngoặt cuối cùng trong phát triển máy rang trống là sự ra đời của hệ thống kiểm soát luồng không khí. Năm 1884, Alex van Gülpen giới thiệu cơ chế hút khí giúp loại bỏ khí sinh ra trong quá trình rang (Bersten, 1993). Tuy nhiên, Carl Salomon là người đầu tiên nhận ra vai trò quan trọng của luồng không khí trong việc nâng cao nhiệt độ rang mà không làm cháy hạt.
Trong sáng chế năm 1892, Salomon mô tả cách hút không khí nóng qua trống giúp tăng nhiệt độ nhanh chóng, rút ngắn thời gian rang từ 60 phút xuống còn 5–10 phút. Ông nhận xét: “Các hợp chất khói bị loại bỏ, nhưng các chất thơm được phát triển … trong khoảng thời gian ngắn ở nhiệt độ cao.”
Máy rang trống được sử dụng tại nhà máy rang cà phê của Quân đoàn Hậu cần Quân đội Hoa Kỳ tại Essonnes, Pháp, năm 1918
Nhờ những cải tiến trên các máy rang trống, cà phê thương mại lần đầu tiên vượt trội so với cà phê rang tại nhà vào đầu thế kỷ 20 (Bersten, 1993). Mặc dù có nhiều đổi mới về công nghệ rang sau đó, các đặc điểm cơ bản của máy rang trống hiện đại vẫn giữ nguyên từ thời điểm đó.
